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离心泵的效率目标函数

优秀的水力模型有较高的效率、较强的抵抗汽蚀的能力和好的稳定性,而和效率相对应的损失也有很多种,每个衡量指标都是由很多几何参数决定的,针对不同几何形状的叶轮进行数值计算,得出不同参数组合,离心泵叶轮的效率不同。这在一定程度上说明离心泵的优化设计为复杂的多目标优化设计。


广一水泵厂考虑叶轮和蜗壳的匹配,以叶轮和蜗壳的能量损失最小为主要目标函数,兼顾离心泵的抗汽蚀性能和稳定性,建立离心泵多目标优化设计的数学模型。以离心泵的总体损失小、泵的汽蚀余量、消除扬程驼峰为目标函数,利用线性加权法统一目标函数。利用加权后的函数为目标函数进行优化设计以提高离心泵的综合性能指标。

图1:离心泵叶轮优化参数示意

离心泵叶轮优化参数示意

离心泵的效率最高对应着离心泵内部各项损失之和最小,各项损失以及各项损失之间的关系如图。离心泵中的能量损失可分为机械损失、容积损失和水力损失。机械损失主要是有相接触的物体相对运动产生的,主要发生在轴承、叶轮圆盘表面。容积损失是由于泄露引起的叶轮进口流量与蜗壳出口流量不同造成的,这部分损失主要发生在有间隙且间隙两端有压力差处。水利损失,是由于流体与壁面产生摩擦产生速度大小和方向上的变化,从而产生漩涡,二次流等能量损失,能量损失发生在流体流动的全程。


广一水泵内部流动特性与离心泵的几何尺寸有关,而叶轮和蜗壳作为泵的主要过流部件共同决定了离心泵内部流动。所以离心泵内部能量损失也是由叶轮和蜗壳共同决定的。在计算能量损失时,考虑蜗壳与叶轮之间的匹配关系是非常必要的。要减小能量损失,除了考虑叶轮本身的几何尺寸外,还需要叶轮和蜗壳存在最佳匹配关系。


广一水泵的特性是泵内部流场的流动所决定的,而泵内部流体运动状态与过流部件的几何参数的组合密切相关。叶轮和蜗壳是蜗壳泵的主要过流部件,泵的特性是由叶轮和蜗壳之间的匹配共同决定的,周鹏针对不同蜗壳断面形状的离心泵的蜗壳和叶轮匹配关系进行了数值研究,蜗壳泵的叶轮和蜗壳的匹配对离心泵性能的影响做了深入研究,该文献保持基圆直径和蜗室进口宽度都与初始蜗壳相同,取不同的外形线半径作为研究变量,得出匹配关系对广一离心泵的工作性能有非常大的影响。单方面研究叶轮和压水室是不可能定量地确定泵的特性。采用基于原蜗壳断面形状研究蜗壳和叶轮的匹配关系,不改变其断面形状、宽度和基圆半径,只改变其外线型线来进行研究。


标签:   广一水泵,广一管道泵,广一水泵厂
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点击次数:  更新时间:2018-05-12 08:57:59  【打印此页】  【关闭