离心泵叶轮出口主要几何参数的优化设计.pdfVIP

维普资讯 离心泵叶轮出I=I主要几何参数的优化设计 四川工业学院 严 敬 提 要 提出了一种与观行设计理论有较原则区剐的新的设计计算离心泵叶轮 出口主要 几何参数的优化方法，该方法把叶轮 出口处的相对速度w 2与进 口相对速度wI相联 糸，在此 约束 条件 下以 出口绝对速 度有V2极小值 寿追 求 目标 ，从而 寻求最优D 和 ： 值。该方法有 条件将叶轮 内压蜗 壳内的损失减 少到最小值 ，提高水泵效率 。本文提 供 了求优过程 的Fortran算法语言程序。 一 、 箍 述 随着 电子计算机技术的广泛普及，最优化设计方法也 日益深人备工程部门的设计领域。 本文中，我们试 图利用这种先进的设计方法，按照男一种有区剐于现行设计理论的设想，设 计计算离心泵叶轮出口处的几个主要几何参数 ，以求对系数率有所改善。将优化方法运用于 离心泵设计这一课题，目前还没有更多的资料可供参考 ，文中设想也不尽成熟 ，这里 冒昧拿 出，只是希望能对这～课题的深入研究起到某种促进作用。 离心泵叶轮的设计过程，实质上是根据叶轮必须满足的某些未知量的过程．在着手一个 新叶轮设计之前 ，下面一些认为是 已知的：理论扬程H 和理论流置Q ，叶轮转速 12(以下均 用角速度 ．∞=2~n160)．另外，叶片数z和叶片 出口处真实厚度8z也看着是两个 由经验 事 先选择好 的量。 叶轮外径D ，出 口宽度b：，叶片出口安放角＆，则是要保证叶轮达到给定的 H 和Q ， 同时在尽可能高的效率的前提下，通过设计计算确定的三个未知量 。 在本文所述的设计过程中，不是首先确定叶片出口安放角 ，而是计算实际液流的出口 液流角F 。当算得 后，由有限叶片数理论，很容易计算 ：，’结束设计过程 。 为了保证设计产品应有的性能，D ，b。， 三者之间必须满足某些关系，这些 关系 决 定了这三个变量中实际上只有两个是独立的。下面我们将以D和如 作为两个独立的设计 变 量，将 流体质点在叶轮出口处的各个速度分量都表示为它们两者的二元函数，分折求解设计 命题 。 = 、 目标 函敲 的推导 在建立 目标函数之前，我们首先考查，现有的设计理论是如何确定这三个待求的叶轮出 口几何参数 的。 ’ 为了保证设计产品有尽可能高的效率，就应当尽量减少水流在压水室中的水力损失 ，而 这部分损失与压水室中水流质点的绝对速度的平方成正比。为此，现有设计理论就以叶轮出 口处绝对速度有极小值作为追求 目标而建立 目标函数 把 出口处绝对速度的速度头V。写成 5 维普资讯 D和 的二元函数之后，为 了使得该函数取得极小值 ．D：和 。就必须取得墓两个特定宣 这两个特定值 即为设计结果 。 但是，这样仅仅把V2有极小值作为追求 目标的数学模型有值得磋商的地方。泵的 水 - 损失不仅出现在压水室中，也同样发生在叶轮流遭内。把注、意力集中在V 上，完全不 考 与出口相对速度相联系的叶轮 内部损失 ，不是一种很全面的考虑。下面的数学推导表 明， 果D ， 的取值使V。有减小的趋势，就会 同时导致∞：有增大的趋势 由液流的出口速度三角形 ，显然有 V22=Vm2 +V。2， (1) ． V2=2gHr／(~D2) (2) (为方便，这儿假定1，v，：0，这一假定并不