基于PB-NSGA-Ⅲ算法的高速离心泵叶轮性能优化研究

为探索提高高速离心泵综合水力性能的方法，以IS-60-50-158型高速泵叶轮的几何模型为基础，对高速泵叶轮进行了多目标优化设计。首先，采用数值模拟方法对初始的高速泵进行了数值模拟，并确定了设计参数；然后，确定了优化变量并对优化变量均匀抽样，建立了叶轮几何参数组合与性能参数间的近似模型；最后，应用双指标的基于参考点非支配遗传算法(PB-NSGA-Ⅲ)求解并寻找出满足性能要求的几何参数组合，以优化高速泵叶轮模型，并对优化结果和高速泵的流场进行了对比分析。研究结果表明：将优化后的叶轮用于该高速泵，进行全流道数值模拟分析后，设计工况点的水力效率提高了2.22%;叶片头部的静压有所提高，最低静压区域面积减少。数值模拟结果与优化方法获得的性能参数有很好的一致性，证明该优化方法可快速、可靠地对高速泵叶轮进行多目标水力优化设计。     

双头单螺杆泵短幅内摆线线型仿真优化技术

在单螺杆泵转子和定子是刚性接触的假设前提下,以短幅内摆线线型理论为基础,建立多元变量多目标函数的双头单螺杆泵短幅内摆线线型优化的数学模型。利用数值积分法对目标函数的复杂积分进行处理,求出变幅系数k在不同取值范围内的复杂积分拟合方程,确定约束条件,简化了线型优化的数学模型。采用复合形法对该数学模型进行优化,可计算出优化范围内各点的几何参数。结果显示,当变幅系数k=0.5、等距线半径趋于无穷大时线型结果最好。将优化结果应用在双头单螺杆泵的线型设计中,计算出线型各点绕中心做螺旋运动时空间位置坐标,利用OpenGL技术建立双头单螺杆泵短幅内摆线线型的参数化运动仿真模型,实现优化设计与运动仿真相结合,为多头单螺杆泵线型理论的深入研究提供一个可视化的操作平台。     

中低比转速两相流杂质泵叶轮优化

目前两相流杂质泵效率偏低,主要原因为尚未有成熟的固液两相流泵的设计方法。为提高杂质泵的效率,本文运用优化思想,以能量损失最小为目标函数,以杂质泵叶轮进口直径、出口直径、叶片数、叶轮进口宽度、出口宽度、叶轮出口安放角为设计变量,经验公式中设计参数的变化范围为设计变量的约束条件,建立了杂质泵的优化模型,建模时,引用了经验速度系数法、速度比设计法的一些公式,以巩义市两相流泵厂的80LXZH-80-58泵为算例,通过优化,得到了该两相流杂质泵叶轮参数的最佳组合。该方法可提高杂质泵的效率,也为设计人员提供了杂质泵的另一参考设计方法。     

低比转速两级复合时轮高速离心泵的研制

阐述了两级复合叶轮高速泵的结构设计特点和水力设计方法。理论上采用以效率为目标函数的优化水力设计方法，并采用复合叶轮和双密封结构，经水力试验和现场运行表明，该泵具有很理想的性能指标和密封可靠性。     

泵叶轮和压水室匹配对特性的影响

从叶轮和压水室匹配的角度，定量地研究了叶轮、压水室几何参数对泵特性的影响。     

圆管式无堵塞纸浆泵叶轮水力模型研究

本研究从流体力学的流管原理出发，提出流管设计理论，建立圆管式无堵塞纸浆泵叶轮水力模型的数学模型，利用计算机模拟，直接给出叶轮木模图。本研究采用计算机辅助设计与试验研究相结合的科研手段进行叶轮水力模型研究，样机测试及专家评议表明，该型叶轮水力模型的建立是科学合理的，能满足该型泵的设计要求。     

双流道无堵塞泵叶轮和泵体的设计

介绍利用数据和系数的统计曲线设计双流道泵叶轮和泵体几何参数的方法，这些曲线是从现有的效率较优的QW系列无堵塞泵实际产品中，根据不同比转数的双流道泵的叶轮和泵体几何参数统计出来的，利用这些统计曲线，可以在宽广的比较数范围的（ns=46-410)满意地设计出需要的双流道无堵塞泵。     

再论低比转速叶轮的优化设计

以减少叶轮外径和减少圆盘磨擦损失作为主要追求目标，通过约束反应系数以适当减小叶轮出口流液的冲击损失，比较全面地优化了低比转速叶轮的出口几何参数，提高泵的效率。     

小流量高扬程液氢泵水力优化和抗空化的结构设计

针对液氢在低温系统或低温储罐中输送的应用需求，依靠泵设计经验参数取值而设计的小流量高扬程液氢泵，相似定律转换为模型泵，试验测试其外特性得到：在额定工况下，与理论扬程相比，泵内存在6 m水力损失，同时，液氢总是处于近饱和状态，特别当泵前低温流体的进口压力降低或波动时，离心式液氢泵极易发生空化，造成扬程下降。以提高液氢泵的抗空化特性和提高泵水力效率为目标，建立小流量高扬程液氢泵的多目标优化设计方法，依据小流量高扬程液氢泵模型泵的外特性测试结果，对泵头的几何结构参数进行优化设计，结果表明：叶轮入口直径增大1.5 mm、直角的叶片进、出口安放角减小为60°、叶轮出口直径减小0.5 mm、叶片进口宽度减小0.1 mm,叶片出口宽度减小0.3 mm,减小流体出口间隙，有利于泵减小水力损失，提高泵效率，并改善泵的空化性能。本研究采用的计算方法为小流量高扬程液氢泵高效水力模型的优化设计提供参考，研究结果为小流量高扬程液氢泵的结构优化和获得工作特性的实验研究提供理论依据。     

低比转速叶轮的优化设计

本文将优化理论应用于低比转速叶轮主要几何参数设计,针对其圆盘摩擦损失过大的特殊性,提出了区别于现行设计理论的参数确定方法。本方法建立的数学模型以降低叶轮外径值为追求目标,以求克服防碍改善低比转速叶轮效率的主要矛盾。     

低比转速两级复合叶轮高速离心泵的研制

阐述了两级复合叶高速泵的结构设计特点和水力设计方法。理论上采用以效率为目标函数的优化水力设计方法，并采用复合叶轮和双密封结构，经水力试验和现场运行表明，该泵具有很理想的性能指标和密封可靠性。     

纸浆泵叶轮水力模型主要参数的统计分析

在对引进纸浆泵叶轮水力模型特征参数统计分析的基础上，总结出叶轮部分关键参数的取值规律，对纸浆泵叶轮设计具有一定的参考价值。     

反击系数在低比转速叶轮几何参数优化中的应用

低比转速叶轮为产生较高的给定扬程,叶轮直径都相对较大。叶轮圆盘摩擦损失大约正比于叶轮直径的5次方．圆盘摩擦损失成为低比转速泵内损失的主要形式,也是这类泵效率甚低的基本原因。为改善这类泵的效率指标,曾提出了一以降低叶轮直径和圆盘摩擦损失为主要目标的优化模型。针对对这一数学模型的质疑,从叶轮的反击系数这一概念入手,论证了不可能通过叶轮几何尺寸优化同时把叶轮圆盘摩擦损失和叶轮出口冲击损失降低到最小值,由于在低比转速泵中前者占优势,因而降低这类泵的圆盘摩擦损失是提高这类泵效率的主要途径,从而在理论上论证了所讨论优化模型的正确性．     

双螺杆多相混输泵的泄漏模型分析

对双螺杆多相混输泵的几何特性进行了详细分析,比较了国内外不同的理论分析方法,给出了各种泄漏通道相关几何参数的计算方法,具体给出了齿顶间隙、接触线间隙等不同间隙的几何参数。文中分析了不同泄漏通道在不同工况下的流动数学模型,同时考虑了泄漏通道几何参数在靠近入口和出口处的变化,并以基元容积为控制容积,建立了双螺杆多相混输泵的泄漏数学模型。     

基于弱海流的叶轮发电系统分析

基于弱海流,依据螺旋桨和风力发电的相关理论,分析叶轮流场特性,建立叶轮发电系统的数学模型。推导叶轮几何参数与其动力特性之间的关系,提出叶轮优化设计方法,分析叶轮发电系统总体性能。通过某一具体算例,设计并优化叶轮几何参数,选择合适的传动系统和电机,计算系统输出功率和效率。     

摆线泵基本参数的优化设计

文章以单位体积排量最大作为目标函数，以创成系数和弧径系数为设计变量，以齿廓不产生根切和其他尺寸限制为约束条件建立优化设计数学模型，对摆线泵进行了优化设计，所得结果具有通用性。     

正弦直纹曲面的几何性质及在泵中的应用

说明了正弦直纹曲面的形成,建立了其方程,并研究了它的几何性质。推导出正弦泵的瞬时流量、排量计算公式,最后运用Matlab软件对正弦泵的流量特性进行了计算及数值仿真。结果表明:正弦泵的叶轮曲面不是可展曲面,不能用弯折的方法进行成型;正弦泵的瞬时流量及排量随着其叶轮结构参数(R、A和L)的增加而增大,可以通过改变这些参数的取值进行泵的设计以满足实际生产需求;正弦泵没有流量脉动,工作稳定性好,这有利于减小振动和噪声。     

基于微遗传算法的低比转速泵叶轮的优化

提出一种解决加大流量设计对低比转速泵叶轮进行水力设计易出现驼峰,轴功率易产生过载现象的直接优化设计方法,得到综合性能较好的叶轮。其优化设计方法:通过加大流量设计理论设计初始叶轮,将得到的初始叶轮个体与随机个体作为微遗传算法的初始群体中的染色体,并以效率、消除驼峰、气蚀余量最小为分目标函数建立多目标规划作为适应度,进行微遗传操作。最后,结合设计实例进行验证。研究结果表明,将微遗传算法和加大流量设计理论相结合,直接对叶轮进行优化的方法,提升了低比转速泵的综合性能。     

CFD法设计轴流式油气混输泵初探

选用标准的K-ε紊流模型，利用先进的CFD软件FLUENT及其预处理软件GAMBIT，模拟了轴流式油气混输泵样机的叶轮及混流器内的三维紊流场，依据分析结果对叶轮及混流器相关的几何参数进行了优化，并对模型的选择、三维建模、网格划分、计算分析和试验结果作了介绍。     

圆管式无堵塞纸浆泵叶轮水力模型研究

本研究从流体力学的流管原理出发,提出流管设计理论,建立圆管式无堵塞纸浆泵叶轮水力模型的数学模型,利用计算机模拟,直接给出叶轮木模图。本研究采用计算机辅助设计与试验研究相结合的科研手段进行叶轮水力模型研究,样机测试及专家评议表明,该型叶轮水力模型的建立是科学合理的,能满足该型泵的设计要求。