低比速离心泵优化设计方法!

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1、678+’5，97+&，’$$!:;<0=>?@A09BCD!5低比速离心泵优化设计方法!江苏理工大学陈洪海袁寿其摘要对低比速离心泵优化设计的各种数学模型作了简要评述，指出了其优缺点，提出了一些改进措施，为进一步提高泵性能指出了方向。关键词低比速离心泵数学模型优化设计!前言)+%*（+#）"$，+"!，’，⋯，,-（+#）#$，+",,!，⋯，.低比速离心泵一般是指比转速!""#$%&$其中#"［$，$，⋯，$］%为设计变量，&!为!!’!的离心泵。与中高比转速离心泵相比，低比速泵维欧氏空间，’（#）

2、，’（#），⋯，’（#）为目标函!’(流量较小、扬程高，致使轴面流道狭长、圆盘摩擦数，*（#）"$为等式约束，-（#）#$为不等式约++损失大，因此效率低。同时低比速泵的输入功率束，()*也可以写成(-.。设计变量#、目标函数随流量增大快速上升，最大轴功率与设计点功率’（!#），’（’#），⋯，’(（#）和约束条件*（+#）与之比远大于一般离心泵的相应值，这使其比大流-（+#）是构造优化数学模型的三要素。量、低扬程工况运行时极易过载，烧毁电动机。在中、高比转速离心泵中，为取得较高的效率值和较#低比速离

3、心泵的优化设计方法小的最大轴功率，已有比较丰富的设计经验和设计理论来保证。但低比速泵自身的特性决定了要#/!速度系数法优化设计取得这两项较好的效果并不太容易。目前，低比速度系数法是泵设计中常用的方法，通过对速泵的主要设计方法有加大流量设计法、无过载设计法、优化设计法、复合叶轮设计法等。文献已有模型进行归纳统计而得。目前已有一批经过［!］对上述方法有较详细的论述。本文拟对现有优化了的先进水力模型，如01型、02型、31型和各种优化设计方法及数学模型作简要评述，并指14型等泵模型。计算机技术的发展和应用给

4、速出其优缺点及改进方向。度系数法优化设计带来了方便，人们建立了优秀水力模型库，可随时吸收先进模型入库，及时优化’优化设计方法概述各种速度系数，跟随当前水泵的先进水平，其不足是所设计泵的性能难以超过现有水平。所谓优化是指从所有可能的解决方案中选择#/’损失极值法优化设计一个适合的，以使预先规定的目标达到最优。用如何提高泵的效率，历来是水泵工作者们的优化设计方法设计低比速泵大都是多目标优化设重要课题。而效率是与损失紧密联系的，最高效［’］计，多目标优化的数学模型可以写为：率应该与最小损失相对应。因此，优化

5、设计的一%!求#"［$!，$’，⋯，$!］"&使得种思路自然便是建立各种损失!-+与泵的几何形［#］()*’（!#）状之间的关系，即：()*’（’#）!-+"/+（$!，$’，⋯，$0，⋯，$!）()*’(（#）（+"!，’，⋯，(；0"!，’，⋯，!）!本文研究系江苏省应用基础基金资助项目（1E’$$$$$F）收稿日期：’$$!—$#—’’#’流体机械#’’"年第#(卷第8期总损失为：遍被采用的低比速离心泵的优化设计模型是以提!!高泵效率为主要目标的。!!#"!!$（"%"，%#，%&，⋯，%’）"

6、!""!"在低比速泵的损失中，水力损失目前尚无法这种优化方法是在保证设计工况点要求的扬计算。容积效率随比转速下降而下降，比较精确程(与流量)的条件下，通过%、%、⋯、%的不"#’的计算表明，即使’低到#’左右时，一般也不*"+!同组合，使得总损失!!#"取得最小值，被称为损低于’%(，与机械效率相比，泵的容积效率是不低"!"失极值法。这种方法在获得高效离心泵性能方面的。在机械损失中轴承密封损失功率所占比重不是较为成熟的，也是应用最普遍的。但它也有不大，泵的比转速越低损失越小，而圆盘摩擦损失正足之处。因

7、为从理论上讲，每一项具体损失的计比于叶轮半径或直径的)次方，因此叶轮半径的算是难以估计准确的；其次，在实际优化过程中除微小增长也会引起圆盘损失的迅速上升。为了使了优化设计变量外，其它参数就需按经验赋值，这低比速泵产生较高的扬程，叶轮直径必须较大，这又加大了优化设计的局限性。另外，上式只强调正是造成低比转速泵效率过低的主要原因。因此了损失与有关几何参数之间的关系，而忽略了叶在其它条件不变的情况下，尽量减小圆盘摩擦损轮流道形状、前后盖板形状和叶片形状等对离心失，即缩小叶轮直径，并使其最小是改善低比速泵泵性

8、能的影响，因而也有其局限性。的唯一办法。$%$反—正—反准则筛选法优化设计这种优化设计的目标函数即叶轮出口几何参反—正—反准则筛选法是在对离心叶轮内流数之间的函数关系，是利用*+,-,./有限叶片数修机理分析的基础上，建立各种优化准则，即减小损正公式，且假定叶轮进口无预旋时，从叶片泵的基［&］失与控制性能指标的目标函数，寻求泵结构参数本方程推得：及相应流道形状的各种组合，并从中筛选出最佳#’).%567$#’%#,#!（-(.0）（3"4）（）方案。这种