低比速离心泵优化设计方法

低比速离心泵优化设计方法

流量较小扬程高，致使轴面流逍狭长圆盘摩擦损失大，因此效率低。同时低比速泵的输入功率随流量增大快速上升，最大轴功率与设计点功率之比远大于般离心泵的相应值，这使其比大流量低扬程工况运行时极易过载烧毁电动机。在中高比转速离心泵中，为取得较高的效率值和较小的最大轴功率，己有比较丰富的设计经验和设计理论来保证。但低比速泵自身的特性决定了要取得这两项较好的效果并不太容易。目前，低比速泵的主要设计方法有加大流量设计法无过载设计法优化设计法复合叶轮设计法等。文献1对上述方法有较详细的论述。本文拟对现有各种优化设计方法及数学模型作简要评述，并指出其优缺点及改进方以。

所谓优化是指从所可能的解决方案选择个适合的，以使预先规定的目标达到最优。用优化设1法设汁低比速泵大邡适多目标优化设计，多目标优化的数学梭型可以4为求尤叫办弓使得tmnF p其中1=12，心7为设变地为维欧氏空间义兄幻为目标函数=，为等式约束，私为不等式约束，也可以写成。设计变量尤目标函数1.厂工，凡，义和约束条件姿0勾九，是构造优化数学模型的要素。

3低比速离心泵的优化设计方法3.1速度系数法优化设计速度系数法是泵设计中常用的方法，通过对己有模型进行归纳统计而得。目前己有批经过优化了的先进水力模型，如型13型贾8型和段型等泵

模型。计算机技术的发展和应用给速度系数法优化设计带来了方便，人们建立了优秀水力模型库可随时吸收先进模型入库及时优化各种速度系数，跟随当前水泵的先进水平，其不足是所设计栗的性能难以超过现有水平。

3.2损失极值法优化设计如何提栗的效率历来是水泵工作者们的重要课。而效率是与损失紧密联系的，最高效率应该与最小损失相对应。因此，优化设计的种思路自然便是建立各种损失故与泵的几何形状之间的关系，即3本文研宄系江苏省应用基础基金资助项目，2000006总损失为这种优化方法是在保证设计工况点要求的扬程丹与流量的条件下通过七的不同组合，使得总损失，以，取得最小值，被称为损火极值法。这种厅法在茯高效离心泵性能面是较为成熟的，也是应用最普遍的。但它也有不足之处。因为从理论上讲，每项具体损失的计算是难以估计准确的；代次。在实际优化过程中除了优化设计变量外。其它参数就需按经验赋价。这又加大了优化设计的局限性。另外，上式只强调了损失与有关几何矣数之间的关系，而忽略广叶轮流道开勿犬前后盖板形状和叶片形状等付离心泵性能的影响，因而也有其局限性。

3.3反正反准则筛选法优化设计反正反准则筛选法坫在对离心叶轮内流机，分析的基咄建立备种优化准则州域小损失与控制性能指标的目标函数，寻求泵结构参数及相应流道形状的各种组合，并从中筛选出最佳方案。这种方法是针对损失极值法的不足提出依靠定性分析和经验参数，如正问计算反映不出流动的真实效应，因此这种方法本

身还需要完善，目前，低比速泵的优化设计思想正朝着两个方面发展，即专用泵优化思想和综合优化思想。

由于低比速泵的基本构造己发展得相当完善，今后的主要任5发城为特1况设计的各种；泵，如特殊的水力设计无过载设计，加大流量设计等和特殊的结构材料和密封等。专用泵优化以想现为根据不同的工况和设计要求农用不数较多，而且各种参数对性能的影响技目2联系的，各种水力性能之间既相互矛盾又相互统。

因此。个优秀和成功的水力设计必然足个泣合优化设计，这今1低比速泵的研允重点之遍被采用的低比速离心泵的优化设计，型是以提高栗效率为主要目标的。

在低比速栗的损失中，水力损失目前尚无法计算。容积效率随比转速下降而下降，比较精确低于0.9，与机械效率相比，泵的容积效率是不低大，泵的比转速越低损失越小，而圆盘摩擦损失正比于叶轮半径或直径的5次方，因此叶轮半径的微小增长也会引起圆盘损失的迅速上升。为了使低比速泵产生较高的扬程，叶轮直径必须较大，这以造成低比转速效率过低的主要原因。1七在其它条件不变的情况下，尽量减小圆盘摩擦损失，即缩小叶轮直径，并使其最小是改善低比速泵这种优化设计的目标函数即叶轮出口几何参数之间的函数关系，是利用5有限叶片数修正公式且假定叶轮进口无预旋时，从叶片泵的基木方程推得Q，理论流量II，理论扬程排挤系数n转速P2叶片出口安放角力加，度In叶宽投从上式可以看出，在给定设计叶轮的性能参数设计流量0和设计扬程，及转速的条件下，采用某种比较可靠的