離心泵葉輪的優(yōu)化設計與內部流場分析.pdf

1、泵的應用非常廣泛，是一種通用動力機械，如應用于采礦中坑道的排水、冶金冶煉爐中各種液體的輸送、農業(yè)灌溉等各個領域。國內的離心泵主要存在效率低、性能不穩(wěn)定、抗汽蝕能力差、揚程不達標等方面的問題。本文建立了效率、揚程及汽蝕余量的數(shù)學模型，利用多目標優(yōu)化設計方法對離心泵葉輪的幾何參數(shù)進行了優(yōu)化。并對優(yōu)化后的離心泵進行三維建模及流場分析，最后對離心泵葉輪的結構特性進行研究，為優(yōu)化后的離心泵進一步優(yōu)化提供參考。主要研究內容有:
　　1.分別對

2、離心泵葉輪的效率、揚程、汽蝕余量以及駝峰曲線建立數(shù)學模型，將效率、揚程、汽蝕余量數(shù)學模型組合成多目標優(yōu)化數(shù)學模型，確定了消除駝峰曲線的條件。
　　2.賦予各目標函數(shù)相應的權重系數(shù)，確定離心泵葉輪主要幾何參數(shù)的邊界條件，編寫好相關的遺傳算法程序。在MATALB中對程序進行計算得葉輪最優(yōu)化幾何參數(shù)，對優(yōu)化后的離心泵和原離心泵數(shù)學模型進行比較分析，得到性能優(yōu)秀離心泵的幾何參數(shù)。
　　3.運用PRO/E軟件對離心泵葉輪和蝸殼流道分別

3、進行三維建模。利用ANSYSICEM CFD軟件對離心泵葉輪和泵殼分別劃分非結構網格，將葉輪和泵殼的流場網格進行裝配并輸出為FLUENT可分析的文件。
　　4.確定離心泵的進口邊界條件、出口邊界條件以及接觸面，采用RNGk-ε湍流模型。運用FLUENT軟件對離心泵泵內流場在不同工況下進行數(shù)值模擬，得到不同工況下離心泵的內流場速度、靜壓力和總壓力分布圖。
　　5.根據模擬結果預測了離心泵的性能曲線，并與離心泵優(yōu)化前后的計算結果