中低比转速率心泵叶轮几何参数优化

中低比转速离心泵效率普遍不高,主要因素是泵的圆盘摩擦损失过大,而圆盘摩擦损失又和叶轮直径的五次方成正比,针对这一特点,提出了以减少泵的圆盘摩擦损失为目的方法,即以叶轮直径最小为目标函数,综合考虑叶轮进口直径、叶轮叶片进出口安放角,叶轮叶片数等设计变量,建立相应的数学模型,通过优化计算,获得满足一定扬程和流量的上述参数的最优组合,从而提高中低比转数离心泵的效率,缩短泵的设计周期。     

基于叶片载荷分布的离心泵叶轮水力性能优化

载荷分布是三元反问题设计中的关键参数,为分析叶片载荷分布规律对离心泵叶轮水力性能和气蚀性能的影响,采用软件CFX对叶轮a、b和c 3种不同叶片载荷方式的离心泵叶轮内流场进行数值模拟。由分析结果可知:不同叶片载荷对离心泵叶轮外特性存在较大影响,外特性性能最好的是叶轮b,但其吸力面进口处静压值最小,外特性性能其次的为叶轮a,其吸力面进口处静压值最大,所以在兼顾离心泵叶轮效率与气蚀性能的条件下,优化出最佳载荷分布方式为叶轮a,即外特性和气蚀性最好,在其最佳载荷的基础上对其载荷分布再次进行优化可知:叶轮a-3的载荷分布水力性能和气蚀性能较好。分析结果为离心泵叶轮三元反设计提供一定参考。     

离心泵叶轮的优化设计

针对离心泵的设计中存在的问题,探讨了应用优化理论进行叶轮设计的新方法,以效率和气蚀作为优化目标建立了离心泵叶轮的多目标优化设计模型。实例计算证明该方法是切实可行的。     

螺旋式离心泵性能的试验与分析

在分析螺旋离心泵特殊结构和性能的基础上,对某型螺旋式离心泵进行了试验.根据试验的结果,指出了影响螺旋式离心泵性能的几种因素,并对这几种重要影响因素进行了定性的分析.通过对该型泵试验结果的分析,提出了相对应的解决措施.利用这些解决措施对试验用泵进行了改进,得到了改进后试验结果,同时对改进前后的试验结果与设计参数进行了对比.结果表明,在泵的设计中几何参数的选择、叶轮出口安放角β2、叶轮与锥型吸入室间的间隙δ等是影响螺旋式离心泵性能的重要因素,并为以后泵的设计和优化提供依据.     

基于Pro/E的离心泵叶轮与蜗壳实体造型研究

叶轮与蜗壳是离心泵重要的组成部分,它们的制作精确程度和耦合性直接影响离心泵水利性能。为 能更好地改善叶轮与蜗壳耦合处产生的流动损失,以Pro/E为设计平台,提出叶轮木模图及蜗壳二维投影图的分析 及测绘方法,结合Pro/E中“偏移坐标系基准点”等命令,实现叶轮扭曲叶片及蜗壳的实体精准造型,并通过Fluent 进行数值模拟。压力和速度分布图显示叶轮与蜗壳耦合处压力和速度呈均匀规律性变化,扬程计算显示符合设计 要求。分析结果证明,此种绘图方式不仅精确、快速、灵活,还能够改善叶轮与蜗壳耦合处的流动损失,为后续流场 数值分析奠定基础。     

高比转速离心叶轮的参数化分析及优化设计

为提高高比转速离心泵的性能和解决多参数优化难的问题,提出一种基于变量降维和智能算法的优化设计方法。变量降维过程基于Pearson相关性分析方法,研究叶轮的18个设计变量对泵水力性能的影响,并选择其中8个具有高影响因子的变量作为最终的优化变量。优化过程基于拉丁超立方抽样方法生成160组设计样本,以最大化设计工况效率作为目标,利用人工神经网络和遗传算法对优化问题进行求解。优化结果经CFD验证：模型泵在设计工况点效率提高了3.02%,高效运行区得到了拓宽;相比于原始叶轮,优化后叶轮内湍动能分布得到了改善,不稳定流动结构减少。该方法对高比转速离心泵的设计具有良好的借鉴意义。     

离心泵叶轮轴面图的3点水力优化

叶轮轴面图设计的好坏直接影响离心泵效率,以双圆弧轴面图上的前盖板圆弧半径、前盖板倾角、后盖板圆弧半径、后盖板倾角几何参数为自变量,以3个工况点的加权平均水力效率最大为目标,采用Isight集成Pro/E、Gambit和Fluent对离心泵叶轮轴面图进行自动数值优化.采用超传递近似法来确定3个目标函数的权重因子.采用最优拉丁方试验设计方法确定优化样本.并采用该方法对一比转数为84.8的离心泵在0.8、1.0和1.2倍设计流量下的水力性能进行了优化.结果表明:优化后的3个工况点的加权平均水力效率提高了1.42百分点.因此,建立的离心泵叶轮轴面图的3点水力优化方法是可行有效的.     

离心泵装置最优工况点及最优运行工况

定义离心泵的效率与管道系统效率的乘积为离心泵装置的效率，得到离心泵装置的最优工况点的流量小于离心泵最优工况点的流量的结果．离心泵叶轮的切削和变速调节的联合采用可进一步扩大离心泵的高效运行范围．     

离心泵装置最优工况后及最优运行工况

定义离心泵的效率与管道系统效率的乘积为离心泵装置的效率，得到离心泵装置的最优工况点的流量小于离心泵最优工况点的流量的结果。离心泵叶轮的切削和变速调节的联合采用可进一步扩大离心泵的高效运行范围。     

遗传算法在离心泵叶轮设计中的应用

基于对旋转机械叶片参数化描述、叶栅流道网格参数化生成、流场数值模拟方法以及寻优算法的全局搜索性能四方面的研究,利用Blade Gen旋转机械叶片专业设计软件,对离心泵叶轮的叶型骨线、子午流面进行了参数化描述,并在Blade Gen中生成离心泵叶轮模型.利用Turbo Grid的高质量旋转机械六面体网格生成算法,对离心泵叶轮叶栅流道的网格进行拓扑计算及参数化控制,增大了后续流场分析的稳定性以及收敛速度.利用CFX的session文件,实现对CFX的后台参数化调用,建立了CFX环境下的完全自动化仿真分析过程.以Matlab为主控程序的方式,高效地整合了Blade Gen、Turbo Grid、CFX软件,建立了可扩展性好、鲁棒性强的离心泵叶片优化系统.     

低比转速离心泵叶轮几何参数多目标优化

低比转速离心泵的效率与泵的损失、汽蚀余量和扬程曲线的稳定性有关.以能量损失最小、汽蚀余量最小及消除驼峰为目标,采用线性加权组合的方法,建立低比转速泵叶轮几何参数的多目标优化函数,并应用超传递近似法进行多目标优化.实例优化证明,采用该方法,设计者可根据实际经验对各目标函数的重要性进行模糊评价,合理确定各目标的权值,对泵的效率、汽蚀和稳定性等性能进行设计优化,以得到更为科学的设计方案.     

离心泵叶轮计算机辅助几何设计

改进离心泵叶轮的设计方法和设计手段是改进离心泵性能和提高离心泵效率的重要途径。本在分析了目前的离心泵叶轮几何设计方法缺陷的基础上，给出了一种新的离心泵叶轮的计算机辅助几何设计方法，并在计算机上实现。     

粒子群算法在带导叶离心泵性能优化中的应用

为了提高带导叶离心泵运行效率和解决泵性能优化过程中优化目标与设计变量间强非线性问题,文中提出了一种基于粒子群算法的叶轮多参数智能优化方法.在Workbench软件平台搭建了叶轮造型、网格划分和性能计算的数值仿真流程.以泵设计流量效率为优化目标,定义扬程为约束条件,通过Bézier曲线控制叶片安放角、叶片进口边位置和叶片...     

基于试验设计近似模型优化方法及其在离心泵上的应用

针对许多已有的优化方法中存在着一些无法克服的缺陷,本文提出了基于试验设计的近似模型优化方法:该优化方法以实验设计为指导结合目标函数评估手段获得样本数据点集合,在此基础上运用近似模型拟合技术建立自变量与响应值之间的近似模型;然后利用数值优化方法求取该优化模型的最优解,即为所求问题的最优解。本文应用这一优化方法对一离心泵叶轮进行了优化设计,优化结果表明这种新的优化方法具有高效和精确的优点。     

基于CAD和CFD技术的高效叶片泵流场仿真与优化分析

为了提高高效节能叶片泵的设计效率和降低实际工况的不确定性产生的"无效能耗",基于CAD和CFD技术,对高效叶片泵流场进行仿真与优化分析.以SS300-560型离心泵为对象,采用Pro/E和Fluent软件分别建立了高效叶片泵三维造型和CFD模型,结合实际条件仿真分析了叶轮内部流动的压力场和速度场,明确了具体叶型产生的局部湍流及汽蚀现象;建立了以离心泵效率最大、汽蚀余量最小为目标,以无驼峰曲线和无过载为约束的多目标函数优化模型,采用遗传算法对叶轮设计参数进行求解,提高了泵体效率并降低了汽蚀余量.     

叶片包角对离心泵空化性能的影响

为了研究叶片包角β对离心泵空化性能的影响,以100MP200单级单吸离心泵为模型,在保持其他叶轮几何参数不变的情况下,设计了4种不同包角β的叶轮,基于完全空化模型和RNGk—ε湍流模型对离心泵进行数值模拟,分析不同包角下叶轮流道内的空化性能和空泡体积分布规律。结果表明:叶片包角β对离心泵的扬程和效率有明显相关性,在叶片包角β=160°时具有最佳的扬程和效率;最佳包角为β=160°的叶轮具有最佳的抗空化性能,空化区域面积比其他三种包角叶轮有显著的减小。     

离心泵效率Ⅰ级、Ⅱ级与Ⅲ级影响因素综合排序

离心泵效率影响因素的研究，应该侧重于其Ⅰ级、Ⅱ级与Ⅲ级因素的综合影响。文中利用灰色理论分析了2个Ⅰ级因素（叶轮参数IP与蜗室参数VP）、5个Ⅱ级因素（叶轮进口参数IIP，叶轮出口参数IOP，叶轮流道参数IPP，蜗室平面参数VPP与蜗室断面参数VSP）和17个孤级因素对效率的综合影响。通过大量计算，得到了Ⅰ级、Ⅱ级、Ⅲ级因素的综合影响排序。文中首次提出离心泵效率Ⅰ级、Ⅱ级、Ⅲ级影响因素及其Ⅰ级、Ⅱ级与Ⅲ级灰色关联度计算公式的新概念、新思路和新方法，对离心泵的研究、设计以及现有产品的改造提供了重要理论基础。     

离心泵叶轮的优化设计

论述了以泵的能量损失最小为目标函数,以叶轮叶片出口宽度,出口角,直径为设计变量的泵叶轮的优化设计模型及优化计算方法。通过优化,获得了满足一定扬程和流量的最优参数组合。     

基于水力损失计算的离心泵叶轮叶片出口安放角选择方法

为提高离心泵的效率,在泵叶轮内水力损失计算的基础上,通过推导建立叶轮水力效率和流量、转速、叶片数、比转速、出口安放角及叶轮设计系数的函数关系。据此关系,针对一台Q=100 m3/h、H=34 m、n=2 900 r/min的泵,编写性能预测程序,得出不同叶片数、不同k₀取值下的叶片出口安放角和水力效率的关系,可知当叶片数Z=5、β₂=29°、k₀=4.2时,叶轮水力效率最高。按设计参数设计叶轮,并构建叶轮和蜗壳模型,利用FULENT软件对其内部流场进行数值模拟,得出在设计参数下泵的水力效率达到89.43%,证明了用所提出的方法可以设计出高效的离心泵叶轮。     

基于响应面与遗传算法的液力透平叶轮优化设计

建立了基于试验设计、响应面近似和遗传算法优化的液力透平叶轮优化设计方法。通过ANSYS CFX数值模拟得到其外特性,原始模型数值计算结果与试验结果外特性吻合较好。以设计工况下的水力效率和扬程为目标函数,利用响应面方法(RSM)分别得到设计参数与目标函数之间的显式表达式,采用NSGA-Ⅱ遗传算法得到最优叶轮参数组合。优化后水力模型效率提高3.2%。结果表明,响应面方法与NSGA-Ⅱ遗传算法相结合的优化方法适用于液力透平叶轮的优化设计。