部分流泵優(yōu)化設(shè)計及其數(shù)值計算.pdf

1、對于部分流泵的研究，以前主要集中在高速部分流泵的性能試驗(yàn)研究方面，因在低比轉(zhuǎn)速下的性能優(yōu)勢，現(xiàn)已逐漸應(yīng)用于民用工業(yè)、消防領(lǐng)域。關(guān)于部分流泵的研究也逐漸從高轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)移到常規(guī)轉(zhuǎn)速。該類型泵的水力設(shè)計，長期以來都采用常規(guī)設(shè)計方法，即根據(jù)給定的設(shè)計參數(shù)，依據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式，確定泵的幾何參數(shù)。
　　 隨著計算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，有學(xué)者利用CFD技術(shù)對部分流泵進(jìn)行了內(nèi)部流場模擬，并對幾何參數(shù)的優(yōu)化設(shè)計方法進(jìn)行了探討。然而上述探討都屬于常規(guī)設(shè)計范疇，在部分

2、流泵的研究中，還可以進(jìn)一步利用現(xiàn)代優(yōu)化方法進(jìn)行設(shè)計。
　　 本文將以常轉(zhuǎn)速單級部分流泵為例，基于遺傳算法，借助Matlab軟件，對此部分流泵進(jìn)行間接優(yōu)化設(shè)計，并對常規(guī)設(shè)計和優(yōu)化設(shè)計兩種方案進(jìn)行數(shù)值計算，目的在于對比、檢驗(yàn)優(yōu)化設(shè)計方法的可行性和合理性。具體工作如下：
　　 1．通過建立部分流泵揚(yáng)程與其關(guān)鍵參數(shù)的表達(dá)式，基于泵揚(yáng)程和效率之間關(guān)系的間接優(yōu)化思想，以篩選出的部分流泵的主要幾何參數(shù)和動力參數(shù)為變量，結(jié)合遺傳優(yōu)化算法

3、，建立了部分流泵的優(yōu)化設(shè)計模型，借助Matlab軟件對部分流泵進(jìn)行了優(yōu)化。
　　 2．采用雷諾時均N-S方程、RNGk-ε湍流模型和泵進(jìn)、出口定常條件，對常規(guī)方法設(shè)計的和本文的優(yōu)化方法設(shè)計的部分流泵進(jìn)行CFD計算和性能預(yù)測。流場模擬和性能預(yù)測結(jié)果表明：采用優(yōu)化方法設(shè)計的部分流泵，其效率平均提高了6.1％，效率明顯提高，性能顯著改善；泵內(nèi)部的速度場和壓力場分布更加均勻，泵的增壓效果比較突出。
　　 3．從部分流泵內(nèi)流理論的