臥式?jīng)_壓焊接多級離心泵的設(shè)計優(yōu)化及計算機模擬
沖壓焊接離心泵是我國20世紀90年代才研制成功的新產(chǎn)品。與中小型鑄造離心泵比較而言,它解決了出口寬度窄,流道狹長等鑄造難題,并且具有工藝簡單,生產(chǎn)效率高,節(jié)材環(huán)保等多種優(yōu)點,在多種領(lǐng)域獲得了廣泛的應(yīng)用。 目前沖壓焊接離心泵在理論設(shè)計、性能優(yōu)化、加工制造等方面的研究還比較少,特別是小流量、低比轉(zhuǎn)速沖壓焊接離心泵還處在起步階段,各種理論、方法不成熟。本文應(yīng)用遺傳算法、計算流體力學(xué)（CFD——Computational FluidDynamics）以及網(wǎng)格生成等技術(shù)對沖壓焊接離心泵進行研究,成功地進行了離心泵的設(shè)計優(yōu)化和性能分析,主要研究內(nèi)容和成果如下: 1）提出了沖壓焊接離心泵CAD/CAE/CFD一體化設(shè)計的方法,采用粘性流水力設(shè)計方法設(shè)計了流量1m~3/h的臥式?jīng)_壓焊接多級離心泵,對各部件的參數(shù)進行了設(shè)計計算: 2）運用遺傳算法對DW1-3沖壓焊接離心泵葉輪進行了多目標(biāo)優(yōu)化設(shè)計,優(yōu)化了葉輪的相關(guān)參數(shù),結(jié)果提高了泵的效率和性能; 3）分析了低比轉(zhuǎn)速離心泵常用的圓柱形葉片繪形方法,利用CAD軟件UGNX完成了優(yōu)化后的DW1-3沖壓焊接多級離心泵的部件及整機三維模型;利用CFD前處理軟件GAMBIT對葉輪和導(dǎo)流筒進行了非結(jié)構(gòu)網(wǎng)格劃分; 4）建立了沖壓焊接離心泵的求解方程,分析CFD的計算方法和流程,利用FLUENT軟件對不同葉片的離心泵內(nèi)流場進行數(shù)值模擬,發(fā)現(xiàn)了內(nèi)部流動的尾流、渦流、回流等現(xiàn)象,得出采用5葉片的葉輪性能等結(jié)論。 優(yōu)化與仿真結(jié)果表明:本文所提出的方法是可行的,能有效提高泵的效率與揚程。本文研究工作對小流量低比轉(zhuǎn)速沖壓焊接離心泵的設(shè)計與優(yōu)化具有一定的指導(dǎo)與現(xiàn)實意義。
離心泵有立式、臥式、單級、多級、單吸、雙吸、自吸式等多種形式。其主要的工作原理有：離心是物體慣性的表現(xiàn)。比如雨傘上的水滴，當(dāng)雨傘緩慢轉(zhuǎn)動時，水滴會跟隨雨傘轉(zhuǎn)動，這是因為雨傘與水滴的摩擦力做為給水滴的向心力使然。但是如果雨傘轉(zhuǎn)動加快，這個摩擦力不足以使水滴在做圓周運動，那么水滴將脫離雨傘向外緣運動。就象用一根繩子拉著石塊做圓周運動，如果速度太快，繩子將會斷開，石塊將會飛出。這個就是所謂的離心離心泵就是根據(jù)這個原理設(shè)計的。高速旋轉(zhuǎn)的葉輪葉片帶動水轉(zhuǎn)動，將水甩出，從而達到輸送的目的。
