低比速离心泵叶轮优化设计进展

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1、2006年第34卷第2期　　　　　　　　　　流　体　机　械　　　　　　　　　　　　　　　　39文章编号:1005—0329(2006)02—0039—03技术进展低比速离心泵叶轮优化设计进展徐伟幸,袁寿其(江苏大学,江苏镇江212013)摘　要:介绍了低比速离心泵叶轮优化设计的主要方法和模型,分析其优缺点,并着重介绍了叶轮多目标优化设计、遗传算法及神经网络等新的优化技术在叶轮优化设计中的应用,指出了低比速离心泵叶轮优化设计的发展趋势。关键词:低比速;离心泵;叶轮;优化设计中图分类号:TH311文献标识码:B

2、AdvancesinOptimalDesignofLowSpecificSpeedCentrifugalPumpImpellersXUWei2xing,YUANShou2qi(JiangsuUniversity,Zhenjiang212013,China)Abstract:Themainoptimalmethodsandmodelsoflowspecificspeedcentrifugalpumpimpellerswerepresentedandevaluatestheirmeritsandfaults.T

3、hen,theapplicationsofmultipleobjectivefunctionoptimaldesign,geneticalgorithmandneuralnetworkwereintro2duced.Atthesametime,thedevelopmenttrendwaspointedout.Keywords:lowspecificspeed;centrifugalpump;impeller;optimaldesign1　前言2　优化设计方法低比速离心泵一般是指比转速ns=30～80r/对于

4、低比速离心泵,目前主要有以下4种优min的离心泵,它与中、高比速离心泵相比,具有化设计方法:速度系数法优化设计、损失极值法优流量小、扬程高的特点,由此而导致其叶片出口宽化设计、准则筛选法优化设计及基于流场研究的[1～4]度较小、叶轮外径较大、轴面流道窄而长。由于叶优化设计。轮的圆盘摩擦损失约与叶轮直径的5次方成正211　速度系数法优化设计比,因此较大的圆盘直径造成了过大的机械损失,速度系数法实际上是一种建立在对大量优秀致使这类泵的效率普遍较低。同时,低比速泵的水力模型统计基础上的相似换算法,其优化设计输入功

5、率随流量增大而快速上升,最大轴功率与也就是对已有的水力模型和速度系数进行修正、设计点功率之比可达1.6以上,远大于一般离心完善。计算机技术的发展和应用为人们建立优秀泵的相应值,使其容易过载,烧毁电动机。目前,的水力模型库、随时吸收先进模型以及及时优化为有效提高低比速离心泵的效率和可靠性,通常各种系数提供了便利条件。该方法相对成熟、快采用加大流量设计法、无过载设计法、短叶片偏置捷实用,但受到现有模型和经验系数的限制,很难[1]设计法和面积比设计法等。本文对低比速离心取得突破性进展。泵叶轮的优化设计方法、模型作

6、简要分析,并指出212　损失极值法优化设计其发展趋势。　　如何提高泵的效率,一直是水泵研究者们的收稿日期:2005—06—06©1994-2006ChinaAcademicJournalElectronicPublishingHouse.Allrightsreserved.http://www.cnki.net40FLUIDMACHINERYVol134,No12,2006重要课题,而效率与损失是密切相关的,它们紧密由损失极值法可知,最高效率对应着最小损联系,相互对立,最高效率对应着最小损失。因失,为了提高

7、泵的效率,理论上应使泵的水力损此,损失极值法优化设计的基本思路就是建立各失、机械损失和容积损失三者之和最小,但由于影种损失Δhi与泵的几何形状xj之间的关系,即:响泵效率的因素比较复杂,目前尚未能准确建立Δhi=f(x1,x2,⋯,xj⋯,xn)泵的总功率损失与叶轮参数之间的数学表达式。(i=1,2,⋯,m;j=1,2,⋯,n)而容积损失所占总损失的比例较小,填料函与轴离心泵的总损失为:承的机械损失和叶轮水力损失基本保持不变,因mm此叶轮圆盘摩擦损失与压水室内的水力损失之和∑Δhi=∑fi(x1,x2,⋯,

8、xj⋯,xn)是影响叶轮效率的主要因素[5～8]。i=1i=1这种优化方法是在保证设计工况点要求的扬(1)优化模型一———减小叶轮圆盘摩擦损失程和流量条件下,通过各几何参数x1,x2,⋯,xn因为低比速离心泵效率较低的主要原因是圆的不同组合,使泵的总损失为最小值,从而取得最盘摩擦损失过大,又因圆盘摩擦损失与叶轮直径佳的性能指标。该方法以严格的数学理论为基的5次方成正比,所以要使圆盘摩擦损失最小就础,只需求出各损失