資源描述：
《離心泵葉輪出口主要幾何參數(shù)的優(yōu)化設(shè)計》由會員上傳分享，免費在線閱讀，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離心泵葉輪出I=I主要幾何參數(shù)的優(yōu)化設(shè)計四川工業(yè)學院嚴敬提要提出了一種與觀行設(shè)計理論有較原則區(qū)剮的新的設(shè)計計算離心泵葉輪出口主要幾何參數(shù)的優(yōu)化方法，該方法把葉輪出口處的相對速度w2與進口相對速度wI相聯(lián)糸，在此約束條件下以出口絕對速度有V2極小值壽追求目標，從而尋求最優(yōu)D和：值。該方法有條件將葉輪內(nèi)壓蝸殼內(nèi)的損失減少到最小值，提高水泵效率。本文提供了求優(yōu)過程的Fortran算法語言程序。一、箍述隨著電子計算機技術(shù)的廣泛普及，最優(yōu)化設(shè)計方法也日益深人備工程部門的設(shè)計領(lǐng)域。本文中，我們試圖利用這種先進的設(shè)計方法，按照男一種有區(qū)剮于
2、現(xiàn)行設(shè)計理論的設(shè)想，設(shè)計計算離心泵葉輪出口處的幾個主要幾何參數(shù)，以求對系數(shù)率有所改善。將優(yōu)化方法運用于離心泵設(shè)計這一課題，目前還沒有更多的資料可供參考，文中設(shè)想也不盡成熟，這里冒昧拿出，只是希望能對這～課題的深入研究起到某種促進作用。離心泵葉輪的設(shè)計過程，實質(zhì)上是根據(jù)葉輪必須滿足的某些未知量的過程．在著手一個新葉輪設(shè)計之前，下面一些認為是已知的：理論揚程H和理論流置Q，葉輪轉(zhuǎn)速12(以下均用角速度．∞=2~n160)．另外，葉片數(shù)z和葉片出口處真實厚度8z也看著是兩個由經(jīng)驗事先選擇好的量。葉輪外徑D，出口寬度b：，葉片出口安放角＆，則是要保證葉輪達到給定的H和Q，同時在盡可
3、能高的效率的前提下，通過設(shè)計計算確定的三個未知量。在本文所述的設(shè)計過程中，不是首先確定葉片出口安放角，而是計算實際液流的出口液流角F。當算得后，由有限葉片數(shù)理論，很容易計算：，’結(jié)束設(shè)計過程。為了保證設(shè)計產(chǎn)品應(yīng)有的性能，D，b。，三者之間必須滿足某些關(guān)系，這些關(guān)系決定了這三個變量中實際上只有兩個是獨立的。下面我們將以D和如作為兩個獨立的設(shè)計變量，將流體質(zhì)點在葉輪出口處的各個速度分量都表示為它們兩者的二元函數(shù)，分折求解設(shè)計命題。=、目標函敲的推導在建立目標函數(shù)之前，我們首先考查，現(xiàn)有的設(shè)計理論是如何確定這三個待求的葉輪出口幾何參數(shù)的?！癁榱吮ＷC設(shè)計產(chǎn)品有盡可能高的效率，就應(yīng)當
4、盡量減少水流在壓水室中的水力損失，而這部分損失與壓水室中水流質(zhì)點的絕對速度的平方成正比。為此，現(xiàn)有設(shè)計理論就以葉輪出口處絕對速度有極小值作為追求目標而建立目標函數(shù)把出口處絕對速度的速度頭V。寫成5維普資訊http://www.cqvip.comD和的二元函數(shù)之后，為了使得該函數(shù)取得極小值．D：和。就必須取得墓兩個特定宣這兩個特定值即為設(shè)計結(jié)果。但是，這樣僅僅把V2有極小值作為追求目標的數(shù)學模型有值得磋商的地方。泵的水-損失不僅出現(xiàn)在壓水室中，也同樣發(fā)生在葉輪流遭內(nèi)。把、注意力集中在V上，完全不考與出口相對速度相聯(lián)系的葉輪內(nèi)部損失，不是一種很全面的考慮。下面的數(shù)學推導表明，果
5、D，的取值使V。有減小的趨勢，就會同時導致∞：有增大的趨勢由液流的出口速度三角形，顯然有V2．2=Vm2+V。2，(1)V2=2gHr／(~D2)(2)(為方便，這兒假定1，v，：0，這一假定并不影響實際結(jié)果)V2=(u2一V。2)t口2=(D2—2gH／olDz)t口，(3)(2)、(3)兩式代入(1)式，得到Vz2=(等)(譬一等)㈩這樣就把Vz表示成了Dt和風的函數(shù)，同樣．將相對速度頭wz寫成Dz和Fz的函數(shù)，有W2t=(u。／co。，=(m一wD2、／cosz＆(5)使函數(shù)V：有極小的D：和如的解可以這樣求出t在(4)式中，先把視為常數(shù)，計卦dVDzn*"i，令其為
6、0，得到rDz=2√可gHr(6)這表明，對于固定的值，當葉輪外徑D取(6)式值時，Vt的值為最小。把(6)式值代入(5)式，就得到這時的W；的值；Wz~=gH—sin?，。：同樣，將(6)式值代入目標函數(shù)即(．4)式，又得到V2gHrl+而(8事實上，F(xiàn)。的取值可以在一個銳角范圍內(nèi)變更(在離心水泵中，的值不會起過90~C)，在這樣一個范圍內(nèi)，由(8)式可以直觀看出，Vz。是：的增函數(shù)，．V：的值隨t的增大而增大}從(7)式可以直觀地看出，W是的減函數(shù)，增大后wz。值將減小。這表明，如果權(quán)希望V的值應(yīng)當盡量小，就應(yīng)當使值足夠小，但是，這要以W的值增大為代價。換言之，：取得小
7、一些，固然減小了壓水室中的水力損失，卻增大了葉輪內(nèi)的水力損失，因此．僅以V，取值為最小作為目標是不夠全面的。6維普資訊http://www.cqvip.com鑒于上述原因，我們在重新考慮問題時，一方面，仍然以Vz有極小值作為追求目標，即以(4)式為目標函數(shù)，另一方面，對w。的取值將作出某些限制，從而使W：的表達式即(5)式成為一個二維約束條件。我們曾完成過的大量試算菠l1』j，用優(yōu)化設(shè)計方法確定的D，b值，與用原有方法確定的值相比，相差并不是太遠，一般不超過l5。為此，可以先以一般速度系數(shù)法試算出D，b和D。，畫出
