离心泵叶轮的优化设计模型.pdf

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第26卷第2期北京工业大学学报Vd．26Nm2

2000年6月JOURNALOFBEllINGPOLYTECHNICUNIVERSrIYJln2Oo0

离心泵叶轮的优化设计模型

一至盐垦

(安徽机电学院机械系．芜湖，241000)_}1眨

唐钤凤

(安徽省宣城地区机电研究所，芜湖，241000)

苏应龙

(北京工业大学材料科学与工程学院，北京，100022)

摘要论述了以泵的能量损失最小为目标函数，以叶轮叶片出口宽度、出口角、直径、叶片数、进口直径、进口

角、进口宽度为设计变量的泵叶轮的优化设计模型及优化计算方法．

关■词!：苎垡些堡堡型：墨：皇!垡叶记，

分类号TH31l

目前，离心泵的设计方法主要有两种：一种为速度系数法，另一种为相似换算法．相似换算法是在一

台模型泵的基础上对相似模型泵的尺寸进行放大或缩小而得到所要设计泵尺寸的一种方法．速度系数法

是建立在一系列相似泵的基础上的设计，是按相似的原理，利用统计系数计算过流部件各部分尺寸的一种

方法，这两种方法的实质都是经验法．运用速度系数法，设计者要面对如何选取值范围很大的各种参数，

有些参数对泵的影响又相互矛盾，这就要求设计者具有丰富的实践经验，再者，运用这两种方法设计出来

的泵的尺寸留有较大余量，泵的效率不高．因此设计人员正在探讨运用机械优化设计法设计泵．叶轮是

影响泵性能的主要部件，所以泵的优化设计实质为泵叶轮的优化设计．从以往的研究文献看．设计者常常

以泵的某项损失最小为目标函数，文献【1，2】是以泵的机械损失最小为目标函数，忽略了泵的其它损失，

泵的水力损失、容积损失不随泵的机械损失减小而减小，优化后泵的机械损失减小，泵的其它损失有可能

增加，这样泵的效率提高得有限，本文以泵的总能量损失最小为目标函数．以往的优化设计变量较少

(只有2～3个)，这种方法设计时，叶轮的其它参数仍然用经验法选取，准确地讲，这种优化设计为叶轮的

初步优化设计．本文以b、卢，、D，、卢、z、6、D．为设计变量进行优化设计，即：X=[x．，，，17=

[D2bD卢Iz、6，r．

1目标函数

泵的功率损失包括机械损失、水力损失P、容积损失只，即

P=++=+pg且+pgQ(凰一H)(1)

机械摩擦损失由园盘摩擦损失与轴承密封摩擦损失两部分组成．所占比例小，按文献[42

=0．02x9800×QH，(2)

Pm，的计算与泵的比转数有关，根据文献4【】提出的统计计算公式：

=0．133×Re。×珊(D2／2)×D：(3)

Re=10×∞×(D，／2)一

叶轮进口密封环处的流量口是离泵产生容积损失的重要原因”．

收稿日期：199．o8．17

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