離心泵優(yōu)化方法

　　優(yōu)化是從眾多可行的解決方案或方法中選擇其中一個(gè)合適的，并且各項要求要達到最優(yōu)化的過(guò)程。優(yōu)化是當前水泵設計之中比較感興趣問(wèn)題之一，也是能夠使離心泵優(yōu)良性能得到實(shí)現的主要措施?，F代離心泵優(yōu)化技術(shù)主要有三方面：優(yōu)化控制、優(yōu)化設計、優(yōu)化試驗。常用的優(yōu)化方法有：試驗優(yōu)化、進(jìn)化優(yōu)化、直覺(jué)優(yōu)化和數值模擬優(yōu)化等。

　　1 試驗優(yōu)化設計

　　直到迄今為止，泵技術(shù)是仍是一門(mén)半經(jīng)驗半理論的學(xué)科，試驗在水泵發(fā)展中具有非常重要的地位。我國在工業(yè)上所使用的離心泵設計方法仍主要采用傳統的以水力模型為主的相似換算法，這種方法是基于Euler 理論、一元理論以及流動(dòng)相似理論的水力設計方法，所選水力模型的準確性和適用性決定了泵產(chǎn)品的設計成敗，這需要大量可靠的資料和豐富的經(jīng)驗。國外廣泛應用的一種技術(shù)很適用于泵的研究，那就是正交試驗設計技術(shù)。用正交試驗法研究了主要的幾何參數對泵性能的影響。

　　2 速度系數法優(yōu)化設計

　　速度系數法是通過(guò)建立大量?jì)?yōu)秀的水模統計基礎之上的相似換算法，通過(guò)對現有的模型和速度系數進(jìn)行完善，從而達到優(yōu)化設計的目的。這種設計方法可以吸收先進(jìn)的模型，而且可以及時(shí)優(yōu)化諸多系數，能夠較好的保持泵的設計先進(jìn)水平。但是，這種方法由于受到現有模型及經(jīng)驗的限制，難以有突破性的進(jìn)展。用多遠逐步回歸分析方法對離心泵葉輪主要的幾何尺寸進(jìn)行了統計，并推薦了一些計算公式。采用速度系數法對離心泵葉輪進(jìn)行了優(yōu)化，優(yōu)化后的葉輪有良好的水力效率和氣蝕性能。嚴敬[38]等用數值分析的方法得到了國外最新速度系數曲線(xiàn)的插值函數，為離心泵設計吸取國外先進(jìn)技術(shù)提供便利。

　　3 損失極值法優(yōu)化設計

　　怎樣提高離心泵的使用效率，從來(lái)都是泵工作者的重要研究課題，并且離心泵的優(yōu)化設計最主要的目的就是提高離心泵的效率，就是使離心泵的各種損失最小。因此，優(yōu)化設計的一種思路便是建立各種損失i ?h 和泵的幾何形狀 i x 之間的關(guān)系，所謂優(yōu)化，即在保證設計工況上的要求，如揚程H 與流量Q 等的情況下，通過(guò)1 2 x , x …的不同組合使得最小。這種方法就是損失極值法。英國國家工程實(shí)驗室NEL 已經(jīng)將該方法用于混流泵和離心泵的工程設計。

　　4準則篩選法優(yōu)化設計

　　反-正-反優(yōu)化計算法(Inverse problem-positive problem-inverse problem calculation)簡(jiǎn)稱(chēng)為準則篩選法。這種方法是在對離心葉輪內流體機理分析的基礎上，建立諸多減少損失和控制性能指標的目標函數，從而確定結構參數以及流道形狀的各種組合，從中篩選出最佳方案。這種方法可以彌補損失極值法的不足，但是因為理論基礎不完善，各種準則需要定性分析和經(jīng)驗判斷。

　　5 CFD流場(chǎng)數值模擬及CAD優(yōu)化設計方法

　　正如前述，近年來(lái)已經(jīng)有大量的泵內部流動(dòng)測試的結果得出借助先進(jìn)的流動(dòng)測試技術(shù)，人們逐漸認識泵內各種復雜流動(dòng)現象。在三維流場(chǎng)計算基礎上的離心泵優(yōu)化設計正日益得到泵界的重視?，F在，以無(wú)粘性不可壓縮三維流動(dòng)計算為基礎的設計方法已經(jīng)步入了實(shí)用階段?，F在以一維理論進(jìn)行初步的造型設計，以三元流動(dòng)計算進(jìn)行泵的性能預測的優(yōu)化設計方法逐漸成型。這種方法結合CAD技術(shù)，能夠有效的節約成本、縮短開(kāi)發(fā)周期。