离心泵叶轮轴面图的优化设计
后 盖板 型线 圆弧段日Ｇ的半 径 尺 的最小值 和最 ，
第３ ２卷 第 ３期
２ １ 年 ６月 ０１
化 工装 备技 术
５ ３
离心泵 叶轮轴面 图的优化 设计
王敏 辉 余 猛 胡 家顺 李 翔
（ 中船重 工集 团七一二研究所 ） （ 武汉工程大学机 电工程学 院）
摘 要 在 叶 轮 轴 面投 影 图绘 制 方 法 的基 础 上 ，用正 交设 计 方 法 完成 对 流道 型 线进 行 反 复 检 验一 整 、修 改 的优化 ，以取得 较 为理 想 的叶轮 轴 面投 影 图。 调
Ｗａ ｇＭｉｈ ｉ ｎ ｎ ｕ ＹｕＭｅ ｇ ｎ ＨｕＪａｈ ｎ Ｌ Ｘｉ ｇ ｉｓ ｕ ｉ ａ ｎ
Ａｂ ｔ ａ ｔ ｓ ｒ ｃ ：Ｔｈ ｓ ａ ｔ ｌ ｉｃ ｓ ｅ ｈ ｔ ｏ ｆ ｕ ｉ ｇ ｒ ｏ ｏ ａ ｄ ｓｇ ｏ ｃ ｎ ｕ ｔ ｉ ｒ ｃｅ ｄ ｓ ｕ ｓ ｓ ｔ ｅ ｍｅｈ ｄ ｏ ｓ ｏ ｔ ｇ ｎ ｌ ｅ ｉ ｎ ｔ ｏ ｄ ｃ ｍｕ ｔ ｌ ｎ ｐ ｃｉ ｎ ， ｉ ｎ ｈ ｌｐｅ ｉｓ ｅ ｔ ｓ ｉ ｏ
到 最好 （ ）的试验 结果 。 优
０ 引 言
当正交设 计 用于 优化 计算 时 ，以上 所说 的 “ 试 验 ”就 是访 问 目标 函数 的一次计 算 。也 即用 正 交设 计进 行 优化 计算 时 ，可用 较少 的访 问 目标 函数 的计
算 次数 得到 最优 解 。 用 正交设 计 方法 进行 优化计 算 可归 结 为如 下过
ｐｏ ｉｇ ｔｏ ，ｏ ｃ ｉ ｅ ｈ ｔ ａ ｉ ｅｌ ｉ — ｌｎ ｒｊｃｄａ ｉｇ ｌｔｎ ｈ ｄｔ ａｈｅ ｅｏ ｉ ｌｍｐｌ ｒ ｘａ ｐａｅｐｏｅｔ ｒ ｎ． ｔ ｍｅ ｖｔ ｐｍ ｅａ ｌ ｗ
Ｋｅ ｏ ｄ ｅ ｔｆｇ ｕ ｐ Ｉ ｐ ｌ ｒ Ａ ｉｌ ｒ ｅｔ ｎ Ｏ ｔ ｕ ｅｉｎ ｙｗ ｒ ：Ｃ ｎｒｕ ａｐ ｍ ；ｍ ｅ ｅ； ｘａｐｏ ｃｉ ； ｐｉ ｍｄ ｓ ｉ ｌ ｌ ｊ ｏ ｍ ｇ
ａｊｓ ｅ ｔ ａｄａ ｎ ｍ ｎｓ ｆｈ ｐ ｎ ｆｍ ｅ ｅ ａｎ ｌ ｌｔｅ ａｉ ｏ ｅｌ ｘ ｌ ｐａｅｐｏｅｔ ｒ ｉｇ ｄｕｔ ｎｓ ｎ ｍｅｄ ｅ ｔｏ ｅｔ ｅ ｉｅ ｐ ｌ ｒ ｈ ｎ ｅ Ｏ ｓ ｆｍｐｌ ｒ ｉ — ｌｎ ｒ ｃ ｄａ ｎ ｍ ， ｔ ｙ ｌ ｏｉ ｌ ｃ ｌｈ ｂ ｓ ｉ ｅａａ ｊ ｗ
关 键 词 离 心 泵 叶 轮 轴 面 图 优 化 设 计
中 图分 类 号
ＴＨ １ ３
Ｔ ｅＯｐｉ ｍ ｓ ｎｏ ｅＡｘａ ｒｊｃｉｎｏ ｈ ｔ ｍｕ Ｄｅｉ ｆ ｈ ｉｌ ｏｅｔ ｆ ｇ ｔ Ｐ ｏ
ｔ ｅＣｅ ｔ ｉ ｇ ｌ ｍｐ Ｉ ｐ ｌ ｒ ｈ ｎ ｒｆ ａ ｕ Ｐｕ ｍ ｅｌ ｅ
方法 。 １ 正 交设 计
１ 确定 评价 指标 ． １ 评 价指 标 即 “ 验 ”结果 优劣 的判 据 ，相 当 于 试 非 线性 规划 中 的 目标 函数 。评 价指 标 可 以是 一 个 ， 有 时也 可 以是多 个 。当对 叶轮 流道 型线 进行 优 化设
计 时 ，评价 指标 可按 如下 方法 确定 。 按 文 献 Ⅲ 所 介 绍 的 方 法 ，在 给 定 ） ，其 直线 方程 为 ：
前 盖 板 型线 大 圆 弧段 Ｃ 的半 径 Ｒ Ｄ 的最 小 值 ，
应有 Ｒ ＞ （－ ） ２ ５Ｒ 一，而 当 Ｒ 趋 近无穷 大 时则 成
为直 线 与Ｄ Ｅ重合 ，这 已无 意 义 ，故 通 常可 取 Ｒ
＞（－ ０ Ｒｌ 。 ５１） ，
（ ： Ｒ２ ， ｏ ） ，能唯 一 地 确定 叶 轮 轴 面投 ， ， ， ｏ ， 后 尺 Ｒ３ ／ ｔ 影 图 中前后 盖板 的 型线 ，并可 按下 式计 算得 到一组
所 谓 正 交 设 计 ，就 是 利 用 事 先 制 好 的特 殊 表 格 —— 正 交表 来 科学 地安 排试 验 ，并进 行 试验 数 据
程。
在 文 献 『］ １中作 者 提 出 了 一 种 用 简 单 的几 何 分 析与 少量 的数 值计 算 相结 合进 行 叶轮轴 面 投影 图绘 制 的方法 ，并 可 用优化 设 计完 成对 流道 型 线进 行反
复 的 检 验 一调 整 、修 改 ，以取 得 较 为 理 想 的 叶 轮 轴面 投影 图。 本文 在此 基 础上 ，给 出一 种用 正交 设 计 以完成 对 流 道 型线 进 行 反 复 的 检 验 一调 整 、修 改 的优 化
素确 定 为 Ｒ 、Ｒ 、Ｒ 、Ｏ ｔ ｌ。 １ 确定 因素水 平 ． ３ 因素所处 的状 态称 为 因素水平 。因素水 平 的确
同时 可过 叶轮 进 出 １ 处 的点 ａ ： Ｉ 、点 ｂ（ 图 １ 一 见 ）作
直线 （ 可在点 口 也 、点 ｂ 间再 确 定 一 点 ｃ ，过 点 ａ 、
分 析 的一 种方 法 。其 特点 是可 用最 少 的试 验次 数得
王 敏 辉 ，男 ，１７ ９ ７年 生 ，工 程 师 。 武 汉 市 ，４０ ６ 。 ３ ０４
化 工装 备技 术 过 流断 面 面积 （ １ ， ｎ ： ｉ ， …，） ＝ ２
＝２ｒ ，Ｒ ｒ （） １
第３ ２卷 第 ３期
定往 往 受到一 定 的限制 ，相 当于非 线性 规划 中设 计 变 量 的约束条 件 ，如 ： 前 盖 板 型 线 小 圆 弧 段西 的半 径 ， Ｃ 的最 小 值
受 叶 轮铸 造 工艺 的 限制 ，通 常 Ｒ ≥５ｎｌ ｌ ｎ；而 Ｒ 的最 大值 Ｒ 一≤０５ ： 一 ． 一 。
离心泵叶轮轴面图的全自动CFD优化_王凯
采用 OLH 方法设计了 24 组方案，见表 2。
序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24
2 优化理论与方法
2.1 优化模型
离心泵叶轮轴面图水力优化问题的数学模型如下
求 x=[R0，R1，R2，T1，T2]T 使 ηh = ρ gQH / P → max
（1）
H = Δz + Poutlet − Pinlet ρg
（2）
P = N ⋅ 2πn 60
（3）
式中，x 为 5 维向量；ηh 为水力效率，%；H 为泵的扬程， m；Δz 为泵进、出口之间的位差，m；Pinlet 和 Poutlet 为泵 的进、出口总压，Pa，由 CFD 数值计算得到；P 为泵在 不考虑机械损失和容积损失的情况下的输入功率，W；N
37.91
94.52
72.66
13.39
34.43
96.61
72.83
12.70
37.22
94.17
73.01
15.65
38.26
97.65
图 3 软件集成框图 Fig.3 Impeller meridional shape
试验方案自动运行结束后，水力效率最高的那组方
第 10 期
王 凯等：离心泵叶轮轴面图的全自动 CFD 优化
41
案即为最优方案。 5）建立叶轮水力模型。 在优化得到的 R0、R1、R2、T1 和 T2 基础上，保持叶
片出口安放角、叶片数、包角、叶片厚度不变，采用泵 水力设计软件 PCAD 2010 对叶片进行设计，重新建立该 泵叶轮的水力模型，并对其进行 CFD 数值计算。
离心泵叶轮轴面图的优化设计
进行正交试验直观分析计算时，首先计算各因 素的水平总值。将第 i 列所安排因素的第 j 个水平
总值记为Tij 其值等于该因素在第 j 个水平所做的试
验（计算）结果之和。 例如第 1 个因素（R1)
第1 个水平总值为 T11 y1 y2 y3 y4 第2 个水平总值为 T12 y5 y6 y7 y8 第3 个水平总值为 T13 y9 y10 y11 y12 第4 个水平总值为 T14 y13 y14 y15 y16
素确定为 R1 、 R2 、 R3 、1 。
2.3 确定因素水平 因素所处的状态称为因素水平。因素水平的确
定往往受到一定的限制，相当于非线性规划中设计 变量的约素束条件，如:
前盖板型线小圆弧段BC 的半径 R1 的最小值受 叶轮铸造工艺的限制，通常 R1min 5 mm；而 R1 的最大值 R1max 0.5(D2 D j ) L2 。
Fpi f (Li ) 17.91Li 1661
离心泵叶轮轴面图的优化设计
于是可按式(4)确定评价指标 y F ,并设定
表 1 L16 (45) 正交试验直观分析计算表
试验号
因素1 R1 （mm）
因素2 R2 （mm）
因素3 R3 （mm）
因素4 L2 （mm）
因素5 α1 （°）
评价指标 y
前盖板型线中出口直线段DE与大圆弧段 CD
交点处至叶轮出口直径的距离 L2 的最小值取有实 际意义的 L2min 5 mm,其最大值应为
L2max 0.5(D2 D j ) R1
前盖板型线中出口直线段DE 与纵坐标的夹角
1 通常在 5°～8°范围，因此可得 1min 5 和 1max 8 。
满足精度要求,可终止计算。此时对应于该 y 值的
【江苏省自然科学基金】_水力设计方法_期刊发文热词逐年推荐_20140815
科研热词 数值模拟 贯流泵 肘形进水流道 竖井 湍流模型 混合有限分析法 液气射流泵 液气两相流 泵站 泡状流 模型试验 对称翼型 叶轮 cfd
推荐指数 2 1 1 1 1 1 1 5 6 7 8 9
推荐指数 1 1 1 1 1 1 1 1 1
2011年 序号 1 2 3 4 5
2011年 科研热词 离心泵 最优拉丁方 叶轮轴面图 优化设计 cfd 推荐指数 1 1 1 1 1
2012年 序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13
科研热词 离心泵 最优拉丁方 叶轮轴面图 试验测试 自适应模拟退火算法 能量性能 水力设计方法 水力优化 振动 多工况 噪声 叶片数 加权平均效率
科研热词 离心泵 深度处理 水力停留时间 正交试验 数值模拟 性能预测 化工尾水 分流叶片 人工湿地
推荐指数 1 1 1 1 1 1 1 1 1
2010年 序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9
科研热词 评价指标 能耗 灌水器 水力计算 水力性能 数值模拟 效率 喷灌机组 三角绕流
推荐指数 2 2 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1
2014年 序号 1 2 3 4 5
2014年 科研热词 混流泵 数值模拟 开敞式出水结构 叶轮 优化设计 推荐指数 1 1 1 1 1
推荐指数 4 2 2 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1
2013年 序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18
科研热词 离心泵 数值模拟 隔舌安放角 试验研究 螺旋轴流泵 能量损失系数 系数修正 空间导叶 泵 水力设计 振动 径向力 大涡模拟 多工况 噪声 叶轮出口宽度 叶轮 压力脉动
离心泵叶轮轴面中间流线绘制的二分法
离心泵叶轮轴面中间流线绘制的二分法吕春峰（中国电子科技集团公司第十八研究所）摘要本文介绍了一种用二分法绘制叶轮轴面中间流线方法。
当给出叶轮轴面图中各过流截面形成线的端点坐标、过端点坐标切线的交点坐标、过流截面形成线圆弧半径及过流截面积后即可绘制数目为n（包含前后盖板流线。
一般取n为奇数）的任意条中间流线，可大大提高叶轮绘型的效率和精度。
关键词离心泵叶轮流线1 引言按一元理论进行离心泵设计时，轴面流线的绘制是叶轮绘型的关键步骤。
传统的流线绘制方法是在对叶轮的进出口边进行分点后，凭经验画出各条轴面流线（见图1），然后沿整个流道取若干组过流截面，检查同一过流断面上两流线间的小过流截面是否相等。
如不相等则应予以修改，直到相等或相差不多为止[1]。
图1用传统方法绘制轴面流线由上可见用传统的方法进行流线绘制需要有一定设计经验，且修改量大精度难以保证，为此本文提出一种方便快捷的二分法用以绘制中间流线。
2 轴面中间流线绘制的二分法当按文[2]所述方法绘制出叶轮的轴面图后即可得到叶轮轴面图中各过流截面形成线的端点坐标,()ak aka x y,()bk bkb x y、过端点切线的交点坐标,()wk wkw x y、过流截面形成线圆弧半径kR及过流断面面积(见图2)。
根据中间流线定义在各过流断面形成线的圆弧上截取若干个截点(,)ji jij x y，将该圆弧分割为若干个小圆弧段(小过流截面形成线)并使这若干个小圆弧段形成的过流截图2 叶轮轴面图面面积相等，平滑连接各(,)ji jij x y点，即得叶轮流道的中间流线。
图3 图2的局部放大图具体方法如下：确定流线数n (包括叶轮前后盖板), 从i=2开始，将第k 条过流截面形成线作n -1等分以第k 条过流截面形成线始末端点为初始 区间，取其中点(,)ji ji j x y ，得该过流截面形成线上第i 段的过流截面积(见图2、3)2i w i mi f R y πθ=计算 mk i f f -如果mk i f f ε-≤(ε为任意较小数，可取351010ε--=～)，则在余下的过流断面形成线上继续取点j ，重复上述步骤，直到i =n -1。
离心泵叶轮轴面图的3点水力优化
Ｗ ＡＮＧ ｉ Ｌ Ｕ ｕ ｉ ＹＵＡＮ ｈ ｕ ｉ Ｗ Ｕ ａ ｆ ｎ Ｗ ＡＮＧ ｎ Ｋａ ， Ｉ Ｈｏ ｌｎ， Ｓ ｏｑ， Ｘｉｎ ａ ｇ， Ｙｏ ｇ
（ ｅｅ ｒｈＣ ｎｅ ｌｉ Ｍａｈｎ ｒ Ｅ ｇｎ ｅ ｎ ｎ ｅ ｈ ｏ ｇ ， ｉ ｇｕ Ｕ ｉ ｒ ｔ ， ｈ ｎｉ ｇ２ ２ １ ， ｈ ａ Ｒ ｓａｃ ｅ ｔｒ ｆ ｕ ｃ ｉｅ ｎ ｉｅ ｒ ｇａ ｄＴ ｃ ｎ ｌ ｙ Ｊ ｎ ｓ ｎ ｅｓ ｙ Ｚ ｅ ｊ ｎ １ ０ ３ Ｃ ｉ ） ｏＦ ｄ ｙ ｉ ｏ ａ ｖ ｉ ａ ｎ
ｐ ｍｐ ｓ ｐ ｅ ｅ ｔｄ ｕ ｓｗａ ｒ ｓ ｎｅ ．Ｔ ｅ ｓ ｒ ｕ ｒ ａ ｉ ｓ ｈ ｏ ｄ ａ ｇｅ，ｈ ｂ ａ ｃ ｒ ｄ ｕ ，ａ ｄ ｈ ｂ ａ ｇｅ ｏ ｅ ｄ ｕ ｌ — ｒ ｈ ｈ ｏ ｄ ａ ｃ ｒ ｄ ｕ ，ｓ ｒ ｕ ｎ ｌ ｕ ｒ ａ ｉ ｓ ｎ ｕ ｎ ｌ ｆｔ ｏ ｂ ｅ ａ ｃ ｍｅ ｈ
中图分类号 ：Ｈ １ 文献标 志码 ： 文章编号 ：０ ６７４ （０ ２ ０ －８４０ Ｔ ３１ Ａ １０ － ３ ２ １ ）７０ ３ －５ ０
Ｔｈｒ ｅ ｐ ｉ ｔ ｈ ｄ ａ ｌ ｐ ｉ ｉ ａ ｉ ｎ ｏ ｍ ｐ ｌ ｒ ｅ － ｏ ｎ ｙ ｒ ｕ ｉ ｏ ｔｍ ｚ ｔｏ ｆ ｉ ｅ ｌ ｃ ｅ ｍ ｅ ｉ ｉ ｎ ｌｐ ａ ｅ ｆ ｒ ｃ ｎ ｒ ｆ ｇ ｌｐ ｍ ｐ ｒ ｄ ｏ ａ ｌ ｎ ｏ ｅ ｔ ｉｕ ａ ｕ ｓ
离心泵的设计叶轮的设计
概述
1982 年，A．布斯曼较早地在离心泵叶轮上采用对数螺旋线。1961 年，J． 郝比奇在“模型挖泥泵特性”一文中，通过实验指出，采用对数螺旋线叶形叶轮 的泵，其输送清水和浆体时的效率均高于渐开线等叶形的叶轮。目前渣浆泵叶轮 叶片型线设计中，比较广泛地采用对数螺旋线。本次的叶轮设计是以劳学苏以及 何希杰提出的螺旋离心泵叶轮叶片工作面和负压面空间曲线方程为依据进行的 设计，叶轮叶片型线为对数螺旋线。
订做机械设计（有图纸ＣＡＤ和ＷＯＲＤ论文） ＱＱ １００３４７１６４３ 或ＱＱ ２４１９１３１７８０
θ r Z N θ r Z
67.6 8.4 97.1 22 495 12.5 59.8 63.1 26.3 92.9 23 517.5 12.2 55.7 58.7 24.3 88.8 24 520 12 55.2 54.4 22.4 84.7 50.4 21.1 80.5 405 20.3 76.4 427.5 16.3 72.2 450 14.1 68.1 472.5 13 64
（5） b2 b3 曲面螺线方程：
2
θ = −150� ～ − 100�
订做机械设计（有图纸ＣＡＤ和ＷＯＲＤ论文） bb
（6）
3 4
r = 99.8[1 − 0.006θ ] Z = 186.41[1 − 0.006θ ]
θ = −100� ～86�
曲面螺线方程：
θ = 86 ～520 ＱＱ １００３４７１６４３ 或ＱＱ ２４１９１３１７８０ r Z
取 α 2 =45 � 11．叶轮出口倾角 α 3 ：
α 3 =7.79 × ln n s − 24.03
=7.79 × ln 115.244 − 24.03 =12.95 � 取 α 3 =13 � 12．叶轮出口最小直径 D2 min ：
单级双吸离心泵叶轮三维水力模型的建立及水力分析
第50卷第5期农业工程与装备2023年10月V ol.50No.5 AGRICULTURAL ENGINEERING AND EQUIPMENT Oct. 2023韩业翔1，杨文敏1*，陈冰2，冯少生2(1.湖南农业大学机电工程学院，湖南长沙410128；2.湖南天一奥星泵业有限公司，湖南平江410400)摘要：为提高离心泵叶轮扭曲叶片的曲面质量，改善离心泵的水力性能，以TSY150-200型单级双吸离心泵的叶轮为例，采用保角变换法的逆向思维，利用SolidWorks的3D草图功能，直接绘制叶片的空间流线和空间截线，利用曲线和曲面质量检测、调整工具，检查其曲率、拐点等参数，并通过控标进行调整，以保证曲线和曲面的质量。
最后使用ANSYS CFX对离心泵的全流域进行CFD分析，内部流动状态表明使用该造型方法得到的叶轮叶片具有良好的曲面质量。
关键词：离心泵叶轮；扭曲叶片；保角变换法；数值模拟中图分类号：TH311文献标志码：A文章编号：2096–8736(2023)05–0014–04Establishment and hydraulic analysis of a three-dimensional hydraulic model for the impeller of a single stage double suction centrifugal pump HAN Yexiang1，YANG Wenmin1*，CHEN Bing2，FENG Shaosheng2(1.College of Mechcmical and Electrical Engineering, Hunan Agriculture University, Changsha,Hunan 410128, China;Hunan Tianyi Aoxing Pump Industry Co., Ltd, Pingjiang, Hunan 410400, China) Abstract: In order to improve the surface quality of the twisted blades of a centrifugal pump and enhance its hydraulic performance, the impeller of the TSY150-200 single-stage double-suction centrifugal pump was studied. This paper uses the reverse thinking of conformal transformation method and the 3D sketch function of SolidWorks to draw the spatial streamline and spatial transect of the blade. The curvature, inflection point and other parameters of curves and surfaces are checked by means of quality detection and adjustment tools to ensure the quality of curves and surfaces. Finally, the entire flow field of the centrifugal pump is analyzed using ANSYS CFX for CFD analysis, and the internal flow state indicates that the impeller blades obtained through this shaping method have excellent surface quality.Keywords: centrifugal pump impeller; twisted blades; conformal transformation method; numerical simulation叶轮是离心泵进行能量转换的核心部件， 叶片曲面的光顺程度与叶轮的过水能力息息相关，进而直接影响着离心泵的水力性能[1]。
离心泵叶轮的参数化设计
Ｐａ ａ ｅ ｒｃ ｄ ｓｇ ｆ ｃ ｎ ｒ ｆ ｇ ｌｐ ｍ ｐ ｉ ｐ ｌ ｒ ｒ ｍ ｔ ｉ ｅ ｉ ｎ ｏ ｅ ｔ ｉｕ ａ ｕ ｍ ｅ ｌ ｓ ｅ
Ｚ ａ ｇ Ｒｅ ｈ ｉ ｈ ｎ ｉ ｈ ｎ ｎ ｕ ，Ｚ ｅ ｇ Ｋａ ， 几 ｕ ｈ ，Ｌ ｎ ｎ ｇＪ ｎ ｕ ｉ Ｒｅ ｎ ａ
ｒ ｎ ｉｌｅ ｕ ｔｏ ｓｍｅ ｈ ｄ ｗａ ｓ ｄ ｔ ｏ ｔｏ ｈｅ ｇ ｏ ｔ ｈ ｐ ｆｃ ｎ ｒｆ ｇ ｌｉ ｅ ｌｒ ａ ａ ｔｉ ａｌ ｅ ｔ ｑ ａｉ ｎ ｔ ｏ ｓｕ ｅ ｏ ｃ ｎ ｒ ｌｔ ｅ ｍｅｒ ｓ ａ ｅ ｏ ｅ ｔｉｕ ａ ｍｐ ｌ ｓｐ ｒ ｍｅｒｃ ｌｙ， ａ ｙ ｅ
在 离心 泵 的传 统 设 计 方 法 中 ， 计 人 员 的 经 验 设
对 泵产 品 的设计 质量 有 很 大 的影 响 ， 优 秀 的水 力 且 模 型需 要较 长 的设 计 周 期 ， 化 设 计 难 以进 行 ． 优 这 是 由于泵 的水 力性 能 与其 复 杂 的 内流 道 形 状 之 间 复 杂 的隐式关 系所 致 ， 问题 在 形状 优 化 领 域 被称 该 为 具有 流动 约束 的功 能 曲面 的形 状 优 化 问题 ， 是 也
ａｅｃｎｔ ｔ ｎ ｅｒｓｏ ｓ ｓｒ ｃ ｅ ｏｏｏｙ （ Ｓ ）ｗ ｓａ ｐｉ ｐｉ ｚ ｅｄ ｓ ｎｏ ｅ ． ｒ ｏ ｓ ｎ ｄｔ ｅｐ ｎｅ ｕ ａｅｍ ｔ ｄ ｌ ａ ａ ｈ ｆ ｈ ｇ ＲＭ ａ ｐ ｌ ｄｔ ｏｔ ｅｔ ｅｉ ｆ ｎ ｅ ｏ ｍｉ ｈ ｇ ｃ
ｐ ｍｐ ｉ ｅｌｒ ｕ ｍｐ ｌｅ ｓ，ｓ ｃ ｓｔ ｕ ｈ ａ ｈｅ ＮＵＲＢＳ ｓ ｒａ ｅ ｍｅｈｏ ｕ ｃ ｔ ｄ，ｆｅ —ｕ ａ ｅ ｄ ｆ ｒ ｔｏ ｔ ｏ ｎ ａ ｔ ｌｄ ｆ ｆ ｒ ｅ ｓ ｒ ｃ ｅｏ ｍａｉｎ ｍｅｈ ｄ ａ ｄ ｐ ｒｉ ｉ－ ｆ ａ
中比转速离心泵叶轮的优化设计及数值模拟
ｃ ｎ ｒｆ ｇ ｌｐ ｍ ｐ ｗｉｈ ｍ ｅ ｉ ｍ － ｉ ｈ ｓ ｅ ｉ ｃ ｓ ｅ ｄ ｅ ｔ ｉｕ ａ ｕ ｔ ｄｕ ｈ ｇ ｐ ｃｆ ｐ ｅ ｉ
Ｔ ｅ ，Ｃａ ｈｕｉ ｎ ａｎ Ｌ ｉ ｏＳ ｌ ｇ ａ
（ ｔ ｅＫ ｙ Ｌ ｂ ｒｔｒ ｏ ｙ ｒｓｉｎ ｅａ ｄ Ｅ ｇｎ ｅｉ ，Ｄ ｐ ｒ ｅ ｔ ｆ ｈ ｍｍ ｎ ｉｅｒ ｇ Ｔ ｉｇ ｕ ｎｖ ｒ ｔ ，Ｂ ｉｎ ０ ０ ４， ｈｎ ） Ｓａ ｅ ａ ｏａ ｙ ｆ ｄｏ ｃ ｃ ｎ ｎ ｉｅ ｒ ｇ ｅ ａ ｍ ｎ Ｔ ｅ ｌ ｇｎ ｅｉ ， ｓ ｈ ａＵ ｉ ｓ ｙ ｅ ｉ １ ０ ８ Ｃ ｉ ｔ ｏ Ｈ ｅ ｎ ｔ ｏ Ｅ ｎ ｎ ｅｉ ｊｇ ａ
离心泵叶轮的优化建议
离心泵叶轮的优化建议1、改善吸入性能叶轮叶片有两种弯曲型式：前弯曲和后弯曲。
由于后弯叶片叶轮在最大化动力、赋予流体高旋转力及防止脱流方面更有效，因此离心泵通常均采用后弯曲叶片叶轮。
对于泵本体来说，泵的汽蚀行为和吸入性能在很大程度上受叶轮入口的几何形状及面积的影响。
叶轮入口处的许多几何因素都会影响汽蚀，例如入口和轮毂直径、叶片进口角和上游液流的入射角、叶片数量和厚度、叶片流道喉部面积、表面粗糙度、叶片前缘轮廓等。
另外，还与叶轮叶片外径和导叶（对于导叶式泵）或蜗舌（对于蜗壳式泵）之间的间隙大小相关。
1）叶轮入口直径/入口面积为了改善离心泵的吸入性能，设计人员普遍通过加大叶轮入口直径的方法来实现。
今天，这种设计方法在离心泵的工程设计中还在一直使用。
在轴径相同、叶轮口环处的直径间隙相同的情况下，吸入性能越好（叶轮入口面积越大，吸入比转速值越高），则叶轮口环处的间隙面积越大，这意味着泄漏量越大，而泵的效率就越低。
不过，对于通过加大叶轮入口直径来改善吸入性能的方法，必须特别注意：不能导致吸入比转速值严重超出相关标准规范（如UOP 5-11-7）规定的值，否则将导致泵的稳定运行区间变得很窄。
2）叶片前缘形状不同的叶轮叶片前缘形状进行了研究，结果表明，只要满足前缘叶片厚度的机械和制造约束，采用抛物线轮廓可以提高叶轮的吸入性能。
椭圆轮廓的吸入性能次之，该形状是前缘的默认轮廓选择，因为此轮廓可以轻松满足叶片前缘厚度的机械和制造限制。
3）叶轮盖板进口部分的曲率半径由于叶轮进口部分的液流在转弯处受到离心力作用的影响，靠前盖板处压力低、流速高，造成叶轮进口速度分布不均匀。
适当增加盖板进口部分的曲率半径，有利于减小前盖板处（叶片进口稍前）的绝对速度和改善速度分布的均匀性，减小泵进口部分的压力降，从而降低NPSHR，提高泵的抗汽蚀性能。
4）叶片进口边位置和进口部分形状叶片进口边轮毂侧向吸入口方向延伸，即采用后掠式的叶片进口边（进口边不在同一轴面，外缘向后错开一定的角度），可使轮毂侧液体流能够提前接受叶片的作用、并增加压力。