双吸离心泵叶片载荷特性及其应用研究

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1、分类号：单位代码：丨密级：公开宇号：阁，戈犬令博士学位论文双吸离心泵叶片载荷特性及其应用研究研究生：冷洪飞指导教师：王福军教授合作指导教师：申请学位门类级别：：学博士专、名称：水动力学与水力机械研究方向：水力机械设计方法所在学水利与土木工杩学院二零一五年六月分类号：单位代码：密级：公开学号：博士学位论文双吸离心泵叶片载荷特性及其应用研究研究生冷洪飞指导教师王福军教授合作指导教师申请学位门类级别工学博士专业名水动力学与水力机械研宄方所在学水利与土木工程学院二零一五年六月独创性声明本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师

2、指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中己经注明引用和致谢的内容外，论文中不包含本人和其他人己经发表或撰写过的研宄成果，也不包含为获得中国农业大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研宄所做的任何贡献均己在论文中作了明确的说明并表示了谢意。学位论文作者签名时间：年八月曰关于学位论文使用授权的说明本人完全了解中国农业大学有关保留、使用学位论文的规定。本人同意中国农业大学有权保存及向国家有关部门和机构送交论文的纸质版和电子版，允许论文被查阅和借阅；本人同意中国农业大学将本学位

3、论文的全部或部分内容授权汇编录入《中国博士学位论文全文数据库》或《中国优秀硕士学位论文全文数据库》进行出版，并享受相关权益。保密的学位论文在解密后应遵守此协议）学位论文作者签名：也资上时间：年月？日摘要在水泵反问题设计方法中，叶片载荷将叶片形状与水泵内部流动特性联系在一起，目前还没有明确的选取方法。本文以比转速在内的双吸离心泵为研宄对象，对叶片载荷特性与双吸离心泵性能的关系进行了深入研宄。首先分析了叶片载荷曲线在反问题设计方法中的应用过程，建立了三段式载荷曲线的求解方程和计算步骤。在此基础上，针对台性能优良的双吸离

4、心泵，进行了流动特性分析与叶片载荷曲线的反演计算，建立了载荷曲线参数与水泵水力性能之间的关系。研宂发现，前盖板主加载点位置过于靠前会使水泵迸口压力降低，直接影响水泵的汽蚀性能；前、后盖板后加载点过于靠前，会使叶轮后部做功能力不足，降低效率，过于靠后则会使叶轮出口处压力梯度较大，产生明显的二次流，影响栗的效率和压力脉动。其中，具有高抗汽蚀特性的双吸离心泵，前盖板主加载点在相对轴面流线坐标上主要分布在范围内，并随比转速的増加而减小；具有高效率特性的双吸离心菜，前盖板后加载点主要分布在区间范围内，后盖板后加载点主要分布在

5、范围内，均随比转速的增加而增大；具有低压力脉动特性的双吸离心泵，前盖板后加载点主要分布在范围内，后盖板后加载点主要分布在范围内，均随比转速的增加而减小。基于上述载荷曲线特征，形成了用于指导双吸离心泵叶轮设计的“载荷曲线”。针对在反问题设计过程中出现的叶片扭曲问题，提出了一种在满足前盖板和后盖板载荷曲线要求的前提下，通过调整叶片轴面截线形状，来控制叶片整体平滑度的叶片调控方法叶片调控方法”。该方法将所有轴面截线均为下凸型圆弧，圆弧半径按指定规律由进口向出口逐渐增加。由此方法得到的叶片，表面光顺，整体水力性能好。将所建

6、立的载荷曲线和叶片调控方法相结合，形成了用于指导双吸离心泵叶轮水力设计的加载技术”。根据该项技术，分别以提高效率和降低压力脉动为优化目标，对两台双吸离心泵叶轮进行了改型优化设计。其中，以提高效率为目的叶轮经改型设计后，最优点效率提高了个百分点；以降低压力脉动为目标的叶轮经改型设计后，在设计工况下压力脉动峰峰值降低了约，研究成果已经在大型引黄灌溉工程等实际聚站中应用。本文研宄成果为双吸离心泵叶轮设计提供了一种新的途径，对提高双吸离心泵效率和运行稳定性具有重要工程意义和应用价值。关键词：双吸离心泵，载荷曲线，反问题设计

7、，叶片优化AbstractIntheinversedesignmethodforwaterpumps,thebladeloadingisalinkbetweentheshapeofbladeandtheinternalflowcharacteristicsofpumps.However,thereisstillnodefiniteselectionmethodforit.Inthisstudy,thedoublesuctioncentrifugalpumpswithaspecificspeedrangingfrom

8、90to180aretakenasresearchobjectstocarryoutin-depthstudiesontherelationshipbetweenthecharacteristicsofbladeloadingandtheperformanceofdoublesuctioncentrifugalpumps.Firstly,theapplica