复合叶轮离心泵数值模拟正交试验设计方法

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1、２０１０年９月农业机械学报第４１卷第９期ＤＯＩ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１０００１２９８．２０１０．０９．００５复合叶轮离心泵数值模拟正交试验设计方法１，２１１１１沈艳宁袁寿其陆伟刚张金凤袁建平（１江苏大学流体机械工程技术研究中心，镇江２１２０１３；２大连苏尔寿泵及压缩机有限公司，大连１１６６００）【摘要】按无过载离心泵设计要求，选择对复合叶轮离心泵性能影响比较关键的叶片出口安放角β、叶片出２口宽度ｂ、喉部面积Ｆ和短叶片进口直径Ｄ的４个参数为变化因素按正交方案设计了９台复合叶轮离心泵模型。２ｔｉ

2、采用Ｆｌｕｅｎｔ全流场数值模拟方法对设计的９台模型泵进行正交试验，得到了各几何参数对复合叶轮离心泵各性能指标影响的主次顺序，并得出模型泵的最优设计方案。对最优设计方案的样机试验表明，全流场数值模拟方法的选优结果在实现无过载的同时，保持了较高效率，达到了试验目的。研究结果验证了全流场数值模拟正交试验选优的可行性。关键词：离心泵复合叶轮数值模拟正交试验全流场中图分类号：ＴＨ３１１文献标识码：Ａ文章编号：１０００１２９８（２０１０）０９００２２０５ＯｒｔｈｏｇｏｎａｌＴｅｓｔＤｅｓｉｇｎＭｅｔｈｏｄＢａｓｅｄ

3、ｏｎＮｕｍｅｒｉｃａｌＳｉｍｕｌａｔｉｏｎｆｏｒＮｏｎｏｖｅｒｌｏａｄＣｅｎｔｒｉｆｕｇａｌＰｕｍｐｗｉｔｈＣｏｍｐｌｅｘＩｍｐｅｌｌｅｒ１，２１１１１ＳｈｅｎＹａｎｎｉｎｇＹｕａｎＳｈｏｕｑｉＬｕＷｅｉｇａｎｇＺｈａｎｇＪｉｎｆｅｎｇＹｕａｎＪｉａｎｐｉｎｇ（１ＴｅｃｈｎｉｃａｌａｎｄＲｅｓｅａｒｃｈＣｅｎｔｅｒｏｆＦｌｕｉｄＭａｃｈｉｎｅｒｙＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＪｉａｎｇｓｕＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｚｈｅｎｊｉａｎｇ２１２０１３，Ｃｈｉｎａ２Ｓｕｌｚｅｒ（Ｄａｌｉａｎ）Ｐｕｍｐｓ＆Ｃｏｍｐｒｅｓｓ

4、ｏｒｓＬｔｄ．，Ｄａｌｉａｎ１１６６００，Ｃｈｉｎａ）ＡｂｓｔｒａｃｔＢａｓｅｄｏｎｔｈｅｄｅｓｉｇｎｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｓｏｆｎｏｎｏｖｅｒｌｏａｄｃｅｎｔｒｉｆｕｇａｌｐｕｍｐ，ｂｌａｄｅｏｕｔｌｅｔａｎｇｌｅβ，ｂｌａｄｅ２ｏｕｔｌｅｔｗｉｄｔｈｂ，ｔｈｒｏａｔａｒｅａＦａｎｄｔｈｅｉｎｌｅｔｄｉａｍｅｔｅｒｏｆｓｈｏｒｔｂｌａｄｅＤ，ａｌｌｏｆｗｈｉｃｈａｆｆｅｃｔｓｔｈｅ２ｔｉｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｏｆｃｅｎｔｒｉｆｕｇａｌｐｕｍｐｗｉｔｈｃｏｍｐｌｅｘｉｍｐｅｌｌｅｒｗｅｒｅｃｈｏｓｅｎｔｏｄ

5、ｅｓｉｇｎｎｉｎｅｃｅｎｔｒｉｆｕｇａｌｐｕｍｐｍｏｄｅｌｓｗｉｔｈｃｏｍｐｌｅｘｉｍｐｅｌｌｅｒ．ＮｕｍｅｒｉｃａｌｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｏｆｗｈｏｌｅｆｌｏｗｆｉｅｌｄｂａｓｅｄｏｎＦｌｕｅｎｔｗａｓａｄｏｐｔｅｄｔｏｄｏｏｒｔｈｏｇｏｎａｌｔｅｓｔ，ｔｈｅｉｍｐｏｒｔａｎｔｏｒｄｅｒｏｆｇｅｏｍｅｔｒｉｃｐａｒａｍｅｔｅｒｓａｆｆｅｃｔｔｈｅｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｏｆｃｅｎｔｒｉｆｕｇａｌｐｕｍｐｗｉｔｈｃｏｍｐｌｅｘｉｍｐｅｌｌｅｒ．Ｔｈｅｂｅｓｔｄｅｓｉｇｎｓｃｈｅｍｅｆｏｒｐｕｍｐｍｏｄｅｌｗａｓａ

6、ｃｑｕｉｒｅｄ．Ｔｈｒｏｕｇｈｔｈｅｔｅｓｔｏｆｓｐｅｃｉｍｅｎｏｆｔｈｅｂｅｓｔｄｅｓｉｇｎｓｃｈｅｍｅ，ｉｔｄｅｍｏｎｓｔｒａｔｅｄｔｈａｔｔｈｅｅｘｃｅｌｌｅｎｔｓｅｌｅｃｔｉｏｎｂｙｕｓｉｎｇｎｕｍｅｒｉｃａｌｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｏｆｗｈｏｌｅｆｌｏｗｆｉｅｌｄｗａｓｎｏｎｏｖｅｒｌｏａｄａｎｄｈｉｇｈｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ．Ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌｔｅｓｔｂａｓｅｄｏｎｎｕｍｅｒｉｃａｌｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｏｆｗｈｏｌｅｆｌｏｗｆｉｅｌｄｗａｓｖｅｒｉｆｉｅｄｂｙｔｈｅｒｅｓｅａｒｃｈｒｅｓｕｌｔ．Ｋｅ

7、ｙｗｏｒｄｓＣｅｎｔｒｉｆｕｇａｌｐｕｍｐ，Ｃｏｍｐｌｅｘｉｍｐｅｌｌｅｒ，Ｎｕｍｅｒｉｃａｌｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ，Ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌｔｅｓｔ，Ｗｈｏｌｅｆｌｏｗｆｉｅｌｄ［３］青用正交试验法研究了各几何参数对无过载排引言污泵的影响，探索了几何参数对效率、最大轴功率及［１］［４］［５］复合叶轮可以提高泵的综合性能，但目前采其位置的影响规律。张金凤、陈松山通过正交用的加大流量设计易使泵轴功率过载。正交试验可试验研究得出了复合叶轮短叶片设计的一些规律。［６］以通过少量试验推出较优设计方案，且可以得到各张金凤对复

8、合叶轮离心泵无过载进行探索，指出单［２］试验因素对试验结果影响的重要程度。丛小纯通过减小蜗壳喉部面积，很难实现功率特性控制。收稿日期：２００９０７２０修回日期：２００９１１０３国家杰出青年科学基金资助项目（５０８２５９０２）和江苏省创新学者攀登项目（ＢＫ２００９００６）作者简介：沈艳宁，硕士生，苏尔寿公司工程师，主要从事流体机械及工程研究，Ｅｍａｉｌ：ｓｈｅｎｙａｎｎｉｎｇ＠１２６．ｃｏｍ第９期