多级井用潜水泵优化设计

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1、摘要⋯IIIIIIIIIIIIIIIIIY2051286井用潜水泵是提取地下水的重要设备，在农村、工厂、矿山、自来水公司、地热开发和油田等地或领域都有广泛的应用。针对潜水泵中最重要的两个过流部件一叶轮和导叶进行优化设计对潜水泵的节能降耗有重要意义。本文针对采用后倾式叶轮和空间导叶的潜水泵模型，以效率为目标函数，引进诸如遗传算法、人工神经网络等先进的优化设计算法进行优化设计．在9l叶轮和导叶的进出口角作为控制参数并在原模型基础上增加士200作为优化范围的前提下提出最优叶轮模型，并对优化前后的潜水泵进行数值模拟

2、和性能预测。主要内容如下：(1)介绍了本文中进行数值计算和优化设计所采取的方法，利用Pro／E三维造型软件对过流部件：后倾式叶轮和空间导叶进行了建模。利用NUMECA软件中的AutoGrid5模块，采用全六面体结构化网格进行了网格划分，采用雷诺时均Navier-Stokes方程和Spalart．Allmaras湍流模型，对原模型泵的外特性进行了预测；(2)对采用后倾斜式叶轮和空间导叶的井用潜水泵在转速为2850r／mm进行了实验研究，得到了原型井用潜水泵的流量扬程Q-H曲线以及流量效率9J7曲线，并和数值模

3、拟结果进行了对比分析。(3)对后倾式叶轮和空间导叶进行了参数化造型，以后倾式叶轮进口角夕。、出12角夕：和空间导叶进口角．∥。、出口角夕。四个参数为优化变量，采用基于近似函数技术的优化策略，以效率为优化目标进行了优化设计研究；(4)对优化前后潜水泵的内部流动特性及外特性进行了对比分析，验证了优化后潜水泵的水力效率及单级扬程均得到了提高，提高了潜水泵在大流量工作区域的性能，增强了潜水泵的运行稳定性。一关键词：后倾式叶轮；空间导叶；效率；优化设计AabstractSubmersiblepumpforwellis

4、oneofimportantequipmentforgroundwaterextraction,whichiswidelyusedinthecountryside，factories，mines，tapwatercompany，geothermaldevelopmentandoilfield．Itissignificativeforsubmersiblepumpenergyconsumptiontooptimizeimpellerandguidevaneofitstwomostimportantflowco

5、mponents．Inthispaper,consideringthesubmersiblepumpwithslopingimpellerandspacediffuserasthemodel，geneticalgorithm，artificialneuralnetwork，andotheradvancedoptimizationdesignalgorithmareintroducedtooptimizethedesignbasedonthetargetfunctionofefficiency．Inthepr

6、ocessofoptimization．thebladeinletandoutletangleoftheimpellerandguidevaneareconsidered鹊controlparameters．Therangeofangleisincreased+20。comparedwiththeoriginalmodel．BaSedonthesuccessiveflowfieldcheck，theoptimalimpellermodelisobtainedinthevariationrangeofcont

7、rolparametersbysearchingtheoptimumvalueofobjectivefunctionusinggeneticalgorithm．Andnumericalsimulationandperformancepredictionfororiginalandoptimizedsubmersiblepumpiscarriedout．Maincontentsareasfollows：(1)Themethodfornumericalcalculationandoptimizationdesi

8、gnisintroducedinthispaper,andthemodelbuildingforslopingimpellerandspacediffuseriscompletedusingPro／E3Dmodelingsoftware．BasedonthesoftwareNUMECAAutoGrid5module，thewholehexahedralstructuredgridisadoptedtomeshth