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卧式冲压焊接多级离心泵的设计优化及计算机模拟

浏览次数:865发布日期:2013-04-25
  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。

离心泵有立式、卧式、单级、多级、单吸、双吸、自吸式等多种形式。其主要的工作原理有:离心是物体惯性的表现。比如雨伞上的水滴,当雨伞缓慢转动时,水滴会跟随雨伞转动,这是因为雨伞与水滴的摩擦力做为给水滴的向心力使然。但是如果雨伞转动加快,这个摩擦力不足以使水滴在做圆周运动,那么水滴将脱离雨伞向外缘运动。就象用一根绳子拉着石块做圆周运动,如果速度太快,绳子将会断开,石块将会飞出。这个就是所谓的离心离心泵就是根据这个原理设计的。高速旋转的叶轮叶片带动水转动,将水甩出,从而达到输送的目的。