臥式?jīng)_壓焊接多級(jí)離心泵的設(shè)計(jì)優(yōu)化及計(jì)算機(jī)模擬

　　沖壓焊接離心泵是我國20世紀(jì)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(jiǎn)單,生產(chǎn)效率高,節(jié)材環(huán)保等多種優(yōu)點(diǎn),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(jì)、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?zèng)_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(jì)算流體力學(xué)（CFD——Computational FluidDynamics）以及網(wǎng)格生成等技術(shù)對(duì)沖壓焊接離心泵進(jìn)行研究,成功地進(jìn)行了離心泵的設(shè)計(jì)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(jì)的方法,采用粘性流水力設(shè)計(jì)方法設(shè)計(jì)了流量1m~3/h的臥式?jīng)_壓焊接多級(jí)離心泵,對(duì)各部件的參數(shù)進(jìn)行了設(shè)計(jì)計(jì)算: 2）運(yùn)用遺傳算法對(duì)DW1-3沖壓焊接離心泵葉輪進(jìn)行了多目標(biāo)優(yōu)化設(shè)計(jì),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(jí)離心泵的部件及整機(jī)三維模型;利用CFD前處理軟件GAMBIT對(duì)葉輪和導(dǎo)流筒進(jìn)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(jì)算方法和流程,利用FLUENT軟件對(duì)不同葉片的離心泵內(nèi)流場(chǎng)進(jìn)行數(shù)值模擬,發(fā)現(xiàn)了內(nèi)部流動(dòng)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(yáng)程。本文研究工作對(duì)小流量低比轉(zhuǎn)速?zèng)_壓焊接離心泵的設(shè)計(jì)與優(yōu)化具有一定的指導(dǎo)與現(xiàn)實(shí)意義。

離心泵有立式、臥式、單級(jí)、多級(jí)、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(dòng)時(shí)，水滴會(huì)跟隨雨傘轉(zhuǎn)動(dòng)，這是因?yàn)橛陚闩c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(dòng)加快，這個(gè)摩擦力不足以使水滴在做圓周運(yùn)動(dòng)，那么水滴將脫離雨傘向外緣運(yùn)動(dòng)。就象用一根繩子拉著石塊做圓周運(yùn)動(dòng)，如果速度太快，繩子將會(huì)斷開，石塊將會(huì)飛出。這個(gè)就是所謂的離心離心泵就是根據(jù)這個(gè)原理設(shè)計(jì)的。高速旋轉(zhuǎn)的葉輪葉片帶動(dòng)水轉(zhuǎn)動(dòng)，將水甩出，從而達(dá)到輸送的目的。