新型高壓多級(jí)離心泵水力設(shè)計(jì)及優(yōu)化研究.pdf

1、高壓多級(jí)離心泵多應(yīng)用于關(guān)乎國(guó)計(jì)民生的重要部門(mén)，是影響石油化工、反滲透海水淡化、電力以及冶金等行業(yè)生產(chǎn)裝置正常運(yùn)行的關(guān)鍵設(shè)備，而我國(guó)的高壓多級(jí)離心泵設(shè)計(jì)和制造技術(shù)比較落后，產(chǎn)品主要依賴進(jìn)口，嚴(yán)重制約了我國(guó)相關(guān)行業(yè)的發(fā)展。因此對(duì)高壓多級(jí)離心泵進(jìn)行設(shè)計(jì)和研究具有非常重要的經(jīng)濟(jì)意義和戰(zhàn)略意義。
　　本文以一種大流量高揚(yáng)程多級(jí)離心泵為研究對(duì)象，對(duì)其各個(gè)過(guò)流部件進(jìn)行了水力設(shè)計(jì)，運(yùn)用CFD數(shù)值模擬對(duì)泵內(nèi)部流場(chǎng)進(jìn)行了分析和性能預(yù)測(cè)，并對(duì)吸入室和新

2、型空間導(dǎo)葉進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì)。
　　本文主要工作及研究成果如下:
　　1.總結(jié)了高壓多級(jí)離心泵國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)，根據(jù)21世紀(jì)高壓多級(jí)離心泵節(jié)能、環(huán)保、高效的發(fā)展方向和市場(chǎng)需求，創(chuàng)新設(shè)計(jì)了新型空間導(dǎo)葉，詳細(xì)介紹了其設(shè)計(jì)過(guò)程，并對(duì)葉輪、吸入室等其它過(guò)流部件進(jìn)行了水力設(shè)計(jì)，確定了新型高壓多級(jí)離心泵的主要設(shè)計(jì)參數(shù)。
　　2.運(yùn)用Pro/E和ICEM軟件分別對(duì)吸入室、葉輪、新型空間導(dǎo)葉等過(guò)流部件進(jìn)行了三維水體造型和網(wǎng)格劃分。

3、
　　3.運(yùn)用CFX軟件，對(duì)高壓多級(jí)離心泵進(jìn)行了數(shù)值計(jì)算，分析了其內(nèi)部流場(chǎng)特征和各過(guò)流部件的能量損失情況，并確定下一步對(duì)導(dǎo)葉和吸入室進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。
　　4.根據(jù)吸入室內(nèi)部流場(chǎng)特征及參考了螺旋形、鐘形吸入室等設(shè)計(jì)原理，設(shè)計(jì)了一種新型環(huán)形吸入室。
　　5.分兩個(gè)階段對(duì)新型空間導(dǎo)葉進(jìn)行了優(yōu)化，第一個(gè)階段是按照L27(39)正交表，選取新型空間導(dǎo)葉9個(gè)幾何因素，每個(gè)因素取3個(gè)水平，設(shè)計(jì)了27個(gè)導(dǎo)葉模型，并分別與相同的葉輪和吸入

4、室裝配，通過(guò)兩級(jí)模型泵全流場(chǎng)模擬，獲得了各試驗(yàn)方案在額定工況下的揚(yáng)程和效率，并采用極差分析法探究了各幾何因素對(duì)泵性能的影響規(guī)律，確定了所選幾何參數(shù)的最優(yōu)組合;第二個(gè)階段是根據(jù)導(dǎo)葉流道過(guò)流面積的變化規(guī)律和導(dǎo)葉內(nèi)部流場(chǎng)特征，運(yùn)行改變導(dǎo)葉葉片型線的方法對(duì)導(dǎo)葉葉片厚度進(jìn)行調(diào)整，使導(dǎo)葉流道更符合水力流動(dòng)，并確定最優(yōu)導(dǎo)葉模型。
　　6.對(duì)優(yōu)化后的高壓多級(jí)離心泵進(jìn)行了4級(jí)全流場(chǎng)數(shù)值模擬和樣機(jī)試驗(yàn)，通過(guò)數(shù)值模擬結(jié)果和試驗(yàn)結(jié)果對(duì)比分析，發(fā)現(xiàn)新型空間