卧式冲压焊接多级离心泵的设计优化及计算机模拟

发布时间：2020-05-28 12:01

【摘要】： 冲压焊接离心泵是我国20世纪90年代才研制成功的新产品。与中小型铸造离心泵比较而言,它解决了出口宽度窄,流道狭长等铸造难题,并且具有工艺简单,生产效率高,节材环保等多种优点,在多种领域获得了广泛的应用。 目前冲压焊接离心泵在理论设计、性能优化、加工制造等方面的研究还比较少,特别是小流量、低比转速冲压焊接离心泵还处在起步阶段,各种理论、方法不成熟。本文应用遗传算法、计算流体力学(CFD——Computational FluidDynamics)以及网格生成等技术对冲压焊接离心泵进行研究,成功地进行了离心泵的设计优化和性能分析,主要研究内容和成果如下: 1)提出了冲压焊接离心泵CAD/CAE/CFD一体化设计的方法,采用粘性流水力设计方法设计了流量1m~3/h的卧式冲压焊接多级离心泵,对各部件的参数进行了设计计算: 2)运用遗传算法对DW1-3冲压焊接离心泵叶轮进行了多目标优化设计,优化了叶轮的相关参数,结果提高了泵的效率和性能; 3)分析了低比转速离心泵常用的圆柱形叶片绘形方法,利用CAD软件UGNX完成了优化后的DW1-3冲压焊接多级离心泵的部件及整机三维模型;利用CFD前处理软件GAMBIT对叶轮和导流筒进行了非结构网格划分; 4)建立了冲压焊接离心泵的求解方程,分析CFD的计算方法和流程,利用FLUENT软件对不同叶片的离心泵内流场进行数值模拟,发现了内部流动的尾流、涡流、回流等现象,得出采用5叶片的叶轮性能最好等结论。 优化与仿真结果表明:本文所提出的方法是可行的,能有效提高泵的效率与扬程。本文研究工作对小流量低比转速冲压焊接离心泵的设计与优化具有一定的指导与现实意义。
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山东理工大学硕_l..学位论文第一章绪论图1一1传统铸造泵图1一2不锈钢冲压焊接泵冲压焊接离心泵一般属于低比转速离心泵范畴，比转速通常在30一80之间[2]，且有着向超低比转速方向发展的趋势。它具有扬程高、流量小的特点，并且其叶片出口宽度较小，叶轮外径较大，轴面流道狭窄而细长，从而造成效率低下、轴功率过载以及扬程曲线存在驼峰等现象。针对这些缺点，国内的研究人员长期以来进行了许多卓有成效的工作，主要在水力设计、成型工艺、结构优化、数值模拟等方面取得了一些成绩卜’0]。叶轮是冲压焊接离心泵内部的核心部件。流体机械水力设计的主要任务是设计出能保证各项性能要求的高效率叶轮，而叶轮内部的流动分析和研究对于提高水泵的效率，改善泵的性能具有重要的意义。因此充分了解叶轮内部复杂的流场结构

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本文编号：2685212