基于粒子群優(yōu)化算法的立式管道泵空化特性研究.pdf

1、立式管道泵是安裝于管路中的離心泵，其進(jìn)出口直徑相同，且在大多數(shù)情況下中心位于同一水平線上，出于適應(yīng)管路安裝以及制造成本考慮，立式管道泵的吸水室一般選用肘形吸水室。液流從該形式的吸水室進(jìn)入葉輪前流動(dòng)方向發(fā)生改變，易形成漩渦區(qū)，影響葉輪進(jìn)口入流的均勻性，從而導(dǎo)致立式管道泵的水力性能較差，特別是空化現(xiàn)象嚴(yán)重，因此，針對(duì)肘形吸水室的立式管道泵的空化現(xiàn)象，本文選取浙江某企業(yè)型號(hào)為L(zhǎng)PP100-32-22/2的立式管道泵作為研究對(duì)象，以改善空化特性

2、為目的，基于粒子群算法對(duì)肘形吸水室的幾何參數(shù)進(jìn)行了優(yōu)化，主要研究?jī)?nèi)容如下:
　　1.應(yīng)用R語言對(duì)肘形吸水室中的11個(gè)潛在影響因子進(jìn)行Ⅳ級(jí)精度部分兩水平設(shè)計(jì)，借助于ANSYSCFX求解相應(yīng)的響應(yīng)值——最大空泡體積分?jǐn)?shù)，并通過R語言對(duì)結(jié)果進(jìn)行了分析。在主效應(yīng)中，Angle2、Angle3、Radial2、Radial、Length1對(duì)流場(chǎng)內(nèi)部最大空泡體積分?jǐn)?shù)存在明顯的影響。在交互作用中，Angle1與Length2的交互作用對(duì)流場(chǎng)內(nèi)部

3、最大空泡體積分?jǐn)?shù)存在明顯的影響。
　　2.采用拉丁超立方設(shè)計(jì)對(duì)篩選出的7個(gè)因子構(gòu)建100組樣本點(diǎn)，借助于CFD方法獲得了相應(yīng)的響應(yīng)值，通過R語言構(gòu)建了基于此的Kriging數(shù)學(xué)替代模型。
　　3.以構(gòu)建的Kriging替代模型為目標(biāo)函數(shù)，采用粒子群優(yōu)化算法在合理取值范圍內(nèi)對(duì)目標(biāo)函數(shù)的最小值進(jìn)行了搜索，發(fā)現(xiàn)最優(yōu)解在各因子的取值基本位于邊界處。相比于原始模型，優(yōu)化后的吸水室移除了消旋板，增大了大曲率側(cè)的曲率半徑，吸水室出口處型線

4、向泵進(jìn)口方向傾斜，增加了所選取的控制斷面面積，有效地提升了葉輪進(jìn)口處流動(dòng)的均勻性。
　　4.對(duì)優(yōu)化前后設(shè)計(jì)點(diǎn)處水力特性進(jìn)行了對(duì)比，發(fā)現(xiàn)最大空泡體積分?jǐn)?shù)由0.709786下降至0.603884，汽蝕余量NPSH3下降了約0.7m。對(duì)葉輪內(nèi)部流場(chǎng)分析發(fā)現(xiàn)，葉輪進(jìn)口的非均勻進(jìn)流加劇了葉輪內(nèi)部的旋轉(zhuǎn)失速，使得小流量工況下的小尺度分離渦在設(shè)計(jì)工況點(diǎn)出現(xiàn)，產(chǎn)生了集中分離渦，從而導(dǎo)致了渦生空化的產(chǎn)生，而優(yōu)化后的模型進(jìn)口流動(dòng)的均勻性增加，有效地抑