基于正交试验的轴流泵优化设计

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1、中国农村水利水电·２０１５年第１期１６７文章编号：１００７－２２８４（２０１５）０１－０１６７－０５基于正交试验的轴流泵优化设计邢树兵１，朱荣生１，朱冬欣２，龙云１，贺博１，曹梁１（１．江苏大学流体机械工程技术研究中心，镇江２１２０１３；２．南京航空航天大学能源与动力学院，南京２１１１０６）摘要：对轴流泵进行正交试验法优化设计，为了研究叶轮、导叶、喇叭管对轴流泵性能的影响，设计了一个三因素二水平的正交方案。对每个方案进行试验测试，通过分析每个试验方案的性能曲线图，得到了对于各个性能的最优方案，对各个方案的试验数据进行极差分析，得到了轴流泵叶轮、导叶、喇叭管影

2、响性能的主次顺序。通过分析与比较得出最优参数组合，即叶片角度ψ＝０°的叶轮，加导流锥的导叶体，进口直径与叶轮直径比值为ＤＬ／Ｄ０＝１．５６、高度ＨＬ／Ｄ０＝０．８２的喇叭管。试验结果表明，最优组合方案在额定流量点扬程高于设计值６．１６％，效率比规定值高出５．０７％，轴流泵的高效区较宽，性能达到设计要求。关键词：正交试验；轴流泵；优化设计；叶轮；导叶体；喇叭管；导流锥中图分类号：ＴＨ３１１文献标识码：ＡＡｘｉａｌ－ｆｌｏｗＰｕｍｐＯｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎＤｅｓｉｇｎＢａｓｅｄｏｎｔｈｅＯｒｔｈｏｇｏｎａｌＥｘｐｅｒｉｍｅｎｔ１，ＺＨＵＲｏｎｇ－ｓｈｅｎｇ１，Ｚ

3、ＨＵＤｏｎｇ－ｘｉｎ２，ＬＯＮＧＹｕｎ１，ＨＥＢｏ１，ＣＡＯＬｉａｎｇ１ＸＩＮＧＳｈｕ－ｂｉｎｇ（１．ＴｅｃｈｎｉｃａｌａｎｄＲｅｓｅａｒｃｈＣｅｎｔｅｒｏｆＦｌｕｉｄＭａｃｈｉｎｅｒｙＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＪｉａｎｇｓｕＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｚｈｅｎｊｉａｎｇ２１２０１３，ＪｉａｎｇｓｕＰｒｏｖｉｎｃｅ，Ｃｈｉｎａ；２．ＣｏｌｌｅｇｅｏｆＥｎｅｒｇｙａｎｄＰｏｗｅｒＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＮａｎｊｉｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＡｅｒｏｎａｕｔｉｃｓａｎｄＡｓｔｒｏｎａｕｔｉｃｓ，Ｎａｎｊｉｎｇ２１１１０６，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅｏｐｔｉｍｉ

4、ｚａｔｉｏｎｄｅｓｉｇｎｏｆＡｘｉａｌ－ｆｌｏｗｐｕｍｐｓｉｓｄｏｎｅｂｙｕｓｉｎｇｔｈｅｏｒｔｈｏｇｏｎａｌｄｅｓｉｇｎｍｅｔｈｏｄ．Ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌｓｃｈｅｍｅｏｆｔｈｒｅｅｆａｃｔｏｒｓａｎｄｔｗｏｌｅｖｅｌｓａｒｅｄｅｓｉｇｎｅｄ，ａｎｄｔｈｅｉｎｆｌｕｅｎｃｅｏｆｔｈｅｉｍｐｅｌｌｅｒ，ｇｕｉｄｅｖａｎｅａｎｄｈｏｒｎｔｕｂｅｏｎｔｈｅｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓａｒｅｓｔｕｄｉｅｄ．Ｅａｃｈｓｃｈｅｍｅｉｓｔｅｓｔｅｄ．Ｏｐｔｉｍａｌｓｃｈｅｍｅｏｆｔｈｅｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｉｓｆｏｕｎｄｂｙａｎａｌｙｚｉｎｇｔｈｅｃｏｎｔｒａｓ

5、ｔｏｆｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｃｕｒｖｅｓ．Ｔｈｅｉｎｆｌｕｅｎｃｅｏｒｄｅｒｓｏｆｔｈｅｉｍｐｅｌｌｅｒ，ｇｕｉｄｅｖａｎｅａｎｄｈｏｒｎｔｕｂｅｏｎｔｈｅｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓａｒｅｏｂｔａｉｎｅｄｂｙｒａｎｇｅａｎａｌｙｓｉｓ．Ｔｈｅｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎｐａｒａｍｅｔｅｒｃｏｍｂｉｎａｔｉｏｎｉｓｏｂｔａｉｎｅｄｗｉｔｈａｃｏｍｐｒｅｈｅｎｓｉｖｅｂａｌａｎｃｅａｎａｌｙｓｉｓａｎｄｃｏｍｐａｒｉｓｏｎｔｏｔｈｅｄａｔａｒｅｓｕｌｔｓ．Ｔｈｅｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎｐａｒａｍｅｔｅｒｃｏｍｂｉ－ｎａｔｉｏｎｉｓｉｍｐｅｌｌｅｒｗｉｔｈｂｌａｄ

6、ｅａｎｇｌｅψ＝０°，ｇｕｉｄｅｖａｎｅｗｉｔｈｄｉｖｅｒｓｉｏｎｃｏｎｅ，ａｎｄｈｏｒｎｔｕｂｅｗｉｔｈｔｈｅｄｉａｍｅｔｅｒｒａｔｉｏｏｆｉｍｐｏｒｔａｎｄｉｍｐｅｌｌｅｒＤＬ／Ｄ０＝１．５６，ｔｈｅｒａｔｉｏｏｆｈｅｉｇｈｔａｎｄｔｈｅｉｍｐｅｌｌｅｒｄｉａｍｅｔｅｒＨＬ／Ｄ０＝０．８２．Ｔｈｅｏｐｔｉｍａｌｃｏｍｂｉｎａｔｉｏｎｏｆｓｃｈｅｍｅｒｅｓｕｌｔｓｈｏｗｓｔｈａｔｔｈｅｈｅａｄｏｆｔｈｅｒａｔｅｄｆｌｏｗｐｏｉｎｔｉｓｈｉｇｈｅｒｔｈａｎｔｈｅｄｅｓｉｇｎｅｄｖａｌｕｅｂｙ６．１６％，ｔｈｅｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙｏｆｔｈｅｒａｔｅｄｆｌｏｗｐ

7、ｏｉｎｔｉｓｈｉｇｈｅｒｔｈａｎｔｈｅｐｒｅ－ｓｃｒｉｂｅｄｖａｌｕｅｂｙ５．０７％．Ｔｈｅａｘｉａｌ－ｆｌｏｗｐｕｍｐｈａｓａｎｅｆｆｉｃｉｅｎｔａｒｅａ．Ｉｔｄｅｍｏｎｓｔｒａｔｅｓｔｈａｔｔｈｅｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌｐｕｒｐｏｓｅｉｓｒｅａｃｈｅｄａｎｄｔｈｅｄｅｓｉｇｎｍｅｔｈｏｄｉｓｒｅａｓｏｎａｂｌｅ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ；ａｘｉａｌ－ｆｌｏｗｐｕｍｐ；ｏｐｔｉｍａｌｄｅｓｉｇｎ；ｉｍｐｅｌｌｅｒ；ｇｕｉｄｅｖａｎｅ；ｈｏｒｎｔｕｂｅ；ｄｉｖｅｒｓｉｏｎｃｏｎｅ行稳定性提出了更高的要求，对轴流泵进行优化设计

8、，进一步０引言提高其效率成为目前亟须解决的问题。轴流