多级井用潜水泵的优化设计

发布时间：2019-07-23 06:40

【摘要】：井用潜水泵是提取地下水的重要设备，在农村、工厂、矿山、自来水公司、地热开发和油田等地或领域都有广泛的应用。针对潜水泵中最重要的两个过流部件—叶轮和导叶进行优化设计对潜水泵的节能降耗有重要意义。本文针对采用后倾式叶轮和空间导叶的潜水泵模型，以效率为目标函数，引进诸如遗传算法、人工神经网络等先进的优化设计算法进行优化设计，在以叶轮和导叶的进出口角作为控制参数并在原模型基础上增加±20°作为优化范围的前提下提出最优叶轮模型，并对优化前后的潜水泵进行数值模拟和性能预测。主要内容如下： (1)介绍了本文中进行数值计算和优化设计所采取的方法，利用Pro/E三维造型软件对过流部件：后倾式叶轮和空间导叶进行了建模。利用NUMECA软件中的AutoGrid5模块，采用全六面体结构化网格进行了网格划分，采用雷诺时均Navier-Stokes方程和Spalart-Allmaras湍流模型，对原模型泵的外特性进行了预测； (2)对采用后倾斜式叶轮和空间导叶的井用潜水泵在转速为2850r/min进行了实验研究，得到了原型井用潜水泵的流量扬程Q-H曲线以及流量效率Q-η曲线,并和数值模拟结果进行了对比分析。 (3)对后倾式叶轮和空间导叶进行了参数化造型，以后倾式叶轮进口角β_1、出口角β_2和空间导叶进口角β_3、出口角β_4四个参数为优化变量，采用基于近似函数技术的优化策略，以效率为优化目标进行了优化设计研究； (4)对优化前后潜水泵的内部流动特性及外特性进行了对比分析，验证了优化后潜水泵的水力效率及单级扬程均得到了提高，，提高了潜水泵在大流量工作区域的性能，增强了潜水泵的运行稳定性。
【学位授予单位】：浙江理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2012
【分类号】：TH38

【参考文献】