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《中低比轉(zhuǎn)速離心泵葉輪多目標(biāo)優(yōu)化設(shè)計(jì)》由會員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在行業(yè)資料-天天文庫。
1、維普資訊http://www.cqvip.com第27卷第2期中低比轉(zhuǎn)速離心泵葉輪多目標(biāo)優(yōu)化設(shè)計(jì)文章編號：1004—2539{2003)02一O027—03中低比轉(zhuǎn)速離心泵葉輪多目標(biāo)優(yōu)化設(shè)計(jì)(安徽工程科技學(xué)院，安徽蕪湖241000)王幼民唐鈴鳳(中國鋁業(yè)股份有限公司中州分公司氧化鋁廠，河南焦作454174)秦小建摘要中低比轉(zhuǎn)速離心泵效率普遍不高，主要因素是泵的損失過大，在減小泵的損失時(shí)，容易使汽蝕余量增大，揚(yáng)程曲線產(chǎn)生駝峰。為提高泵效率、減小汽蝕余量、消除揚(yáng)程曲線駝峰，本文論述了以中低比轉(zhuǎn)速泵的能量損失最小、汽蝕余量最小及消除揚(yáng)程曲線駝峰為多目標(biāo)函數(shù)，以葉輪主要參數(shù)
2、為設(shè)計(jì)變量的泵葉輪優(yōu)化設(shè)計(jì)方法。通過優(yōu)化，獲得了滿足一定揚(yáng)程和流量的最優(yōu)參數(shù)組合。關(guān)鍵詞離心泵多目標(biāo)優(yōu)化設(shè)計(jì)葉輪引言1目標(biāo)函數(shù)中低比轉(zhuǎn)速離心泵的主要缺點(diǎn)為泵效率較低，揚(yáng)1．1泵的損失最小分目標(biāo)函數(shù)‘程曲線易出現(xiàn)駝峰，在探討中低比轉(zhuǎn)速離心泵優(yōu)化設(shè)泵的損失可分為機(jī)械損失、水力損失及容積損失。計(jì)中，大量文獻(xiàn)以提高泵的效率為目標(biāo)函數(shù)，離心泵的．廠l()=P+P+P汽蝕問題未被考慮進(jìn)優(yōu)化設(shè)計(jì)模型，而提高泵的抗汽=尸+pgqHt+pgQ(一)(1)蝕性能是設(shè)計(jì)泵時(shí)必須考慮的因素。從以往的研究文式中P——機(jī)械損失獻(xiàn)看，設(shè)計(jì)者常常以泵葉輪的某一項(xiàng)損失最小為目標(biāo)P^——水力損失函數(shù)[
3、1]，忽略了泵的其它損失；而泵的水力損失，容——容積損失積損失并不隨泵的機(jī)械磨擦損失減小而減小。如僅僅p——泵輸送液體的密度以泵的機(jī)械損失最小為目標(biāo)函數(shù)，優(yōu)化后，泵的機(jī)械損p——泵的容量失減小了，而泵的其它損失很可能增加了，這樣泵效率口——泵的泄漏流量提高得有限。本文以泵的總損失最小為目標(biāo)函數(shù)，為——泵的理論揚(yáng)程降低汽蝕余量，以汽蝕余量最小為第二分目標(biāo)函數(shù)，為——泵的揚(yáng)程消除揚(yáng)程曲線駝峰，亦建立了消除揚(yáng)程駝峰的第三分g——重力加速度目標(biāo)函數(shù)，利用統(tǒng)一目標(biāo)函數(shù)法，建立統(tǒng)一的目標(biāo)函由圓盤磨擦損失與軸承密封磨擦損失兩部分?jǐn)?shù)。本文以葉輪直徑D2、葉片出口安放角、葉片出組成，
4、后者占比例很小_3J，可忽略?？趯挾萣2及D。、。、z、b。為設(shè)計(jì)變量進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，軸承密封磨擦損失的計(jì)算與泵的比轉(zhuǎn)數(shù)有關(guān)，根即據(jù)文獻(xiàn)[3]提出的統(tǒng)計(jì)計(jì)算公式X=[l23456X7]TPl=0．133×Re。-。弘×60(D2／2)×D2(2)=【D262Dllzblj式中，雷諾數(shù)Re=106×∞(D2／2)，∞為葉輪角速度。各設(shè)計(jì)變量如圖1所示，z為葉片數(shù)。葉輪進(jìn)1：3密封環(huán)處的流量口是離心泵產(chǎn)生容積損失的重要原因[][。、／／，g口：=——．==二=====__(3j)，、＼＼l√¨f’式中——葉輪進(jìn)口密封半徑卜曰——密封間隙——密封長度．，■———一·√Y厶上
5、J+1．5——泄漏量系數(shù)(取0、04)圖1葉輪設(shè)計(jì)變量參數(shù)示意圖——葉輪進(jìn)口密封環(huán)間隙兩側(cè)的壓力差，維普資訊http://www.cqvip.com機(jī)械傳動2O03矩其值為>，將減小，再進(jìn)行優(yōu)化，直至I一I≤￡，￡為給定的精度；若<，則將加大，再優(yōu)化計(jì)算，=一+直至I一I≤￡。P2、Pl、Pc為葉輪出口、進(jìn)口罐封間隙處的壓力，將式(2)～式(5)代人式(1)，則P可表示獨(dú)立變量b2、、bl、l、Dl、z的函數(shù)，目標(biāo)函數(shù)為而虧為泵的勢揚(yáng)程，等于揚(yáng)程與動揚(yáng)程之min(Pm+Pk+P。差記做標(biāo)準(zhǔn)形式min()。ttp=H-一1．2泵的汽蝕余量最小分目標(biāo)函數(shù)泵的汽蝕余量可由
6、下式表示泵進(jìn)口無預(yù)旋，則l0ttp=H-NPS=㈣式中——葉片進(jìn)口液體的絕對速度根據(jù)泵腔內(nèi)的壓力分布，有。——葉片進(jìn)口液體的相對速度Pc—P，ccJ(Rc一D，／4)?！~片進(jìn)口降壓系數(shù)葉輪進(jìn)口無預(yù)旋設(shè)l：0，Wl=l+ul，則而2=絲2gHc=tt2-==(7)Qtz=u-=磊Vml-=麗Q。2+蒜DI2n2(8)。所以，=H一面2g／／,2一瓣Qt2+zQ：—一：一(9)1(D-)(D-)2gbl12D12丌將式(8)、式(9)代人式(6)=H一兩2gt／,2一Qt2‘—1、一b22~2—2D2)NPSHr：22(40l)g+(4)K2I(Q22bl2D12+
7、。-2n)乏ggl‘丌221。602“，式中l(wèi)：1一1+()(1令(X)：~PSHr，則汽蝕余量最小分目標(biāo)函數(shù)可表示為minA(X)。z——葉片數(shù)1．3消除揚(yáng)程駝峰分目標(biāo)函數(shù)-、2——葉片進(jìn)出口的真實(shí)厚度要消除揚(yáng)程曲線駝峰，可增加流量～揚(yáng)程曲線的I、——葉片進(jìn)出口角斜率，由文獻(xiàn)[5]I、A2——葉片進(jìn)出口軸的截線與流線的夾角，．取6～90~，，取7()。～9()Dtan==ncotfl2(1。)離心泵的基本方程式為cotfl2H,-式中，為揚(yáng)程曲線與流量曲線的夾角，P=0．62(1+若葉輪進(jìn)口無預(yù)旋，則ul：0，根據(jù)斯托道拉盆)×022，
8、s為靜矩，
9、s：。(S
