摘要：为提高潜水轴流泵的水力效率,采用流线法进行叶轮设计,基于六西格玛理论中的试验设计和拟合回归分析及CFD数值模拟分析计算了各试验方案的叶轮水力效率,探讨了对叶轮水力效率影响最大的叶栅稠密度和进口冲角两个参数的不同组合对叶轮水力效率的影响。结果表明,对于比转速为1 250的轴流泵,同时增大叶栅稠密度和减小进口冲角可提高叶轮水力效率。对水力模型进一步优化设计并进行CFD分析,所得水力效率值与拟合回归结果吻合。

摘要：为提高高比转速离心泵的性能和解决多参数优化难的问题,提出一种基于变量降维和智能算法的优化设计方法。变量降维过程基于Pearson相关性分析方法,研究叶轮的18个设计变量对泵水力性能的影响,并选择其中8个具有高影响因子的变量作为最终的优化变量。优化过程基于拉丁超立方抽样方法生成160组设计样本,以最大化设计工况效率作为目标,利用人工神经网络和遗传算法对优化问题进行求解。优化结果经CFD验证:模型泵在设计工况点效率提高了3.02%,高效运行区得到了拓宽;相比于原始叶轮,优化后叶轮内湍动能分布得到了改善,不稳定流动结构减少。该方法对高比转速离心泵的设计具有良好的借鉴意义。

摘要：以某立式管道泵为例进行优化设计,利用响应面法对叶轮直径D2、叶片出口宽度b2、叶片出口安放角β2、包角φ四个叶轮参数进行设计试验,第一阶段采用线性回归分析得到19组试验数据,通过方差分析发现存在单因子二次项对相应变量的影响;第二阶段利用中心复合设计(CCD),在19组试验数据的基础上又进行了12组试验,方差分析显示,单因子二次项影响的弯曲现象消失。同时,叶轮直径D2、叶片出口宽度b2、叶片出口安放角β2、包角φ均为显著因子,变量交互项的显著性弱于单因子和单因子二次项。通过求解回归方程预测了效率最大值的设计参数,发现该预测值精度较高。

摘要：为设计某型号3DG锅炉给水泵的径向导叶,并研究径向导叶的进口冲角对扬程、效率等性能参数的影响,基于CFD技术对进口冲角分别取0°、2°、4°、5°、6°等不同角度时的流动机理和性能曲线进行了分析和研究,并对最优方案进行试验验证。结果表明:在径向导叶的进口冲角为5°时,流量-扬程性能曲线没有驼峰,由此可知通过改变径向导叶的进口冲角可以得出无驼峰的流量-扬程曲线。研究结果对锅炉给水泵及其他使用径向导叶的多级泵的设计和优化具有一定的参考和指导意义。

摘要：为了研究叶轮结构参数对离心泵效率提升的影响,以某单级单吸立式离心泵(比转数n_(s)=40~60)为研究对象,选取叶轮出口宽度b_(2)、叶片数Z、叶片出口安放角β2和叶片包角φ为试验因素,建立L_(9)(4^(3))正交试验方案,在0.75Q_(d)~1.20Q_(d)(Q_(d)为额定流量)工况下进行各方案模型的数值计算,分析各因素对水力性能的影响,继而得到该泵叶轮结构的最佳参数组合.随后按照最佳尺寸修改叶轮,将优化后水泵外特性试验结果与原泵进行比较.结果表明:高效设计时,低比转数离心泵叶轮结构参数对效率影响程度由大到小依次为b_(2),β_(2),φ,Z,影响水力性能的主要因素为b_(2);确定了高效设计时叶轮结构参数的最优水平组合;优化后泵效率较原泵整体提高近2.85%,高效区扩宽至0.75Q_(d)~1.20Q_(d)工况范围;最后得到修正系数k′_(b_(2)),k′_(Z),k′_(φ),用于指导低比转数离心泵的高效设计.

摘要：为了研究柱状颗粒参数对污水泵内固液两相流动特性以及通过性能的影响规律,采用CFD-DEM耦合方法计算了离心泵内固液两相流动,基于熵产理论分析了不同颗粒物性条件下泵内的流动损失特性,并通过试验对其进行了验证。结果表明:柱状颗粒长径比、体积分数和密度影响了污水泵内颗粒的通过性能以及流动损失;固相浓度从1%增大至5%,泵的扬程降低1.97 m,效率降低2.2%,颗粒通过能力逐渐降低;颗粒密度从1000 kg/m^(3)增大至2500 kg/m^(3),泵的扬程降低1.63 m,效率降低3.76%,颗粒通过能力略有增强;在各工况下,总熵产变化规律与泵性能变化规律一致,高熵产区域主要集中在叶片进口边附近,说明熵产分析能够有效反映泵内的流动损失特性。研究结果可为污水泵的优化设计提供理论依据。

摘要：为了说明OpenCASCADE技术平台能够满足离心泵过流部件设计和造型的要求,首先介绍了OpenCASCADE技术平台的主要功能,其次通过介绍离心泵叶片设计和造型的主要步骤,具体说明了OpenCASCADE是如何在各步骤中运用的。最终得出了如下结论:OpenCASCADE技术平台代码开源并提供了完备的图形数据存储、计算和显示的算法,完全能够满足泵核心过流部件设计、造型的要求,用其编写的软件相比于通过对商用CAD软件的二次开发更具自由度和自主版权。

摘要：为优化设计某比转速为280的混流式污水泵叶轮,并研究叶片进口边向前延伸对混流式污水泵扬程、效率以及汽蚀性能的影响,在叶轮轴面投影图等参数不变的情况下,在现有方案的基础上将叶片进口边适当向前延伸,设计出方案一和方案二,基于CFD技术对3个方案进行外部特性和内流特性分析。结果表明:叶片进口边适当向进口延伸可以在一定程度上提高混流式污水泵的扬程和效率,但延伸的过多又会造成扬程和效率的下降;随着叶片进口边的前移,叶轮的汽蚀性能逐渐下降,但下降的幅度较小。考虑到污水泵叶轮大都淹没在水下使用,对汽蚀性能的要求较低,因此,可以通过将叶片进口边向前延伸的方法来提高其扬程和效率。

摘要：为了分析轴流泵叶片进口冲角和叶栅稠密度对轴流泵叶轮水力效率和内流特性的影响,研究其内在关联性,从而达到为提高轴流泵水力效率提供参考依据的目的,采用流线法进行轴流泵叶片水力设计,以进口冲角和叶栅稠密度作为研究对象,在一定取值范围内对两个参数采用响应曲面试验设计方法进行多种叶轮方案设计,借助CFD对各个叶轮方案的水力效率进行计算,并对计算结果进行回归分析,得到水力效率与进口冲角和叶栅稠密度之间的关联特性。对其中5个具有代表性叶轮方案的工作面压力、背面压力、工作面湍动能、不同半径处叶栅处的压力分布及不同半径处叶栅间湍动能的分布进行分析。经分析发现,增大叶栅稠密度或减小进口冲角有利于改善轴流泵内部流动、减小叶片背面的压力变化和能量损失,有助于提高叶轮水力效率。

摘要：为了探究叶轮流道结构对双流道泵性能的影响,选取变异的阿基米德螺旋线公式参数m作为研究参数,运用RNG k-ε湍流模型对不同流道结构进行了不可压缩湍流流场的数值模拟,对比其水力性能,并进行了内流场特性分析和基于熵产的能量损失分析。结果表明:随着m的增大,双流道泵在设计工况扬程不断增大,效率先增大后减小,说明m存在一个最佳值使得水力性能最优;参数m对叶轮流道的长度、弯曲程度以及出口角度存在影响,从而影响压力和速度场分布;m=1.8时双流道泵内总熵产最小,较m=1.2时叶轮和蜗壳熵产值分别下降了20.6%和40.6%;m=1.2时,叶轮出口及隔舌附近存在涡团,扩散管涡核尺寸较大,流态较差,随着m的增大,叶轮和蜗壳内的涡核数量减少,流态趋于稳定,说明叶轮流道结构对蜗壳内的流体流态也有重要影响。