导叶式多级离心泵级间流动特性分析及导叶结构优化

发布时间：2020-06-11 20:12

【摘要】：随着国家对节能减排越来越重视,对于多级离心泵来说,其效率仍有提高的空间。导叶是多级泵中主要的过流部件之一,因此导叶的性能好坏很大程度上影响多级泵的性能。本文采用数值模拟计算和MATLAB优化的方法探究了导叶结构参数对泵性能的影响。本文研究的主要内容如下:(1)选取某多级离心泵的前两级作为研究对象,采用PRO/E软件分别对进出口、叶轮、导叶进行三维造型。通过ANSYS对该两级离心泵进行多工况的定常数值模拟。模拟结果显示导叶内的损失主要发生在正导叶凸面、环流区以及反导叶的凸面处,损失的形式主要包括漩涡、碰撞以及环流。(2)采用数值模拟的方法,通过改变反导叶某一结构参数固定其他参数来模拟该参数对泵导叶性能的影响。结果表明,在保证正、反导叶流道相互匹配的前提下,增大反导叶入口直径有利于减小环流的损失,提高泵的水力性能。然后基于反导叶安放角控制方程和MATLAB数值计算推导出了反导叶半径随包角的变化关系。基于此关系,设计了三款不同反导叶包角的径向导叶,进行数值模拟。结果发现增大包角有利于抑制流体在反导叶凸面处形成漩涡,在不考虑粗糙度的前提下较大的包角有利于提高泵的水力性能。(3)定性地探讨了反导叶周向分布对导叶性能的影响。结果表明,适当的周向分布有利于引导流体以较均匀的方式进入反导叶流道,减小导叶内的损失。之后研究了反导叶出口与下级叶轮进口间的轴向距离对泵性能的影响。结果发现,在设计工况附近,较大的轴向距离有利于提高下级叶轮进口的入流条件,但该优点随流量的变化衰减明显。(4)在保持原有扬程以及汽蚀性能优良的基础上,应用MTALAB遗传算法工具箱,将叶轮与导叶当做整体,对该整体进行多工况优化。优化结果用安德逊面积比原理进行验证。结果表明,相比于优化前,优化后的结果位于面积比高效区内。
【图文】：

多级离心泵,节段式,开式,多级泵

图 1-1 水平中开式多级离心泵（左）和节段式多级离心泵（右）Fig. 1-1 Horizontal open-type multi-stage centrifugal pump(left) and segmental multistagecentrifugal pump(right)水平中开式多级泵的泵壳由上下两部分组成，上半部分可拆卸，内部压水室采用蜗壳结构[2]。而节段式多级泵的是由每一级叶轮串联而成，级与级之间采用导叶相连，仅在末端采用螺旋形压水室。本文中采用的多级泵为节段式多级离心泵。多级泵的工作原理是在电动机的带动下叶轮旋转将液体从吸水室吸入叶轮，通过导叶继而到达下个叶轮，如此反复，直到最后从蜗壳排出。由此可以看出有多个叶轮对液体做了功，所以多级泵可以在不改变流量的条件下提高泵的扬程。1.2.2 导叶概述导叶一般用于多级泵中的两个相邻叶轮之间，或泵出口处。与螺旋形压水室工作原理相同，，导叶间的流道可以被看成叶轮外周多个小的螺旋形压水室。按照结构分，导叶可以分为径向导叶、流道式导叶以及空间导叶。径向导叶的流道由以下三部分组成：正导叶、环形空间以及反导叶。其中正、反导叶均起到压水室的作用，即：降低速度并?

遗传算法,流程

遗传算法一般步骤
【学位授予单位】：江苏大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TH311

【参考文献】