多級離心泵安全性能分析及優(yōu)化設(shè)計(jì).pdf

1、離心泵是一種依靠葉輪旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的離心力來傳輸液體的流體機(jī)械，廣泛運(yùn)用于城市排污、農(nóng)田灌溉、石油運(yùn)輸、海洋船舶及化工等領(lǐng)域。多級離心泵是指串聯(lián)兩個(gè)及以上的單級離心泵來實(shí)現(xiàn)揚(yáng)程疊加，滿足實(shí)際工程中高揚(yáng)程的需求。隨著工業(yè)化的進(jìn)展，各行各業(yè)對多級離心泵的要求，除了要滿足高效率、高揚(yáng)程之外，對其安全性和可靠性也提出了更多更高的標(biāo)準(zhǔn)。多級離心泵由于結(jié)構(gòu)復(fù)雜加之內(nèi)部流體的非定常流動(dòng)，泵運(yùn)轉(zhuǎn)往往受力情況復(fù)雜且伴隨著振動(dòng)，這嚴(yán)重影響了多級離心泵的使用安全和

2、壽命。針對多級離心泵的安全性和可靠性問題，本文利用有限元仿真方法對其主要部件進(jìn)行強(qiáng)度分析、振動(dòng)特性分析和疲勞分析，從而保證多級離心泵的安全性能;并通過研究多級離心泵的壓力脈動(dòng)特點(diǎn)，利用SVR代理模型結(jié)合遺傳算法來對其結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化以減小振動(dòng)。
　　本文的研究內(nèi)容主要有以下幾點(diǎn):
　　(1)多級離心泵的安全性能分析涉及到計(jì)算固體力學(xué)和計(jì)算流體力學(xué)，本文分析了國內(nèi)外相關(guān)研究狀況，結(jié)合所做課題的實(shí)際情況，對多級離心泵過流部件采用基于

3、流固耦合的有限元方法進(jìn)行分析;其余部件針對不同安全性能要求，結(jié)合結(jié)構(gòu)靜力學(xué)方法、結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)方法和有限元分析方法對其進(jìn)行安全性能仿真分析。
　　(2)參照離心泵技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和設(shè)計(jì)手冊，設(shè)計(jì)了一款符合技術(shù)要求的多級離心泵并建立三維模型;針對多級離心泵主要部件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，建立了各自的有限元分析模型;考慮了影響部件安全性能的一些重要因素，分別進(jìn)行了結(jié)構(gòu)強(qiáng)度、振動(dòng)特性和疲勞壽命的分析，保證了多級離心泵在設(shè)計(jì)階段的安全性和可靠性。
　　(3

4、)針對多級離心泵核心部件葉輪的復(fù)雜應(yīng)力分布情況，設(shè)計(jì)了5種不同葉片頭部長度的方案和5種不同流量工況的方案，分析對比不同方案對葉片應(yīng)力分布的影響。當(dāng)葉片頭部長度占總長9％時(shí)候，葉片應(yīng)力分布情況相對較好;而偏離設(shè)計(jì)流量工況，葉片受力情況都很差。
　　(4)對離心泵內(nèi)部流體壓力脈動(dòng)進(jìn)行了研究，選取了影響離心泵壓力脈動(dòng)的三個(gè)關(guān)鍵設(shè)計(jì)變量:隔舌角度，喉部面積及葉輪外徑建立樣本，運(yùn)用拉丁超立方取樣方法取樣計(jì)算，采用支持向量回歸機(jī)對計(jì)算結(jié)果進(jìn)行