【摘要】： 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葉片的葉輪性能最好等結(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。
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山東理工大學(xué)碩_l..學(xué)位論文第一章緒論圖1一1傳統(tǒng)鑄造泵圖1一2不銹鋼沖壓焊接泵沖壓焊接離心泵一般屬于低比轉(zhuǎn)速離心泵范疇，比轉(zhuǎn)速通常在30一80之間[2]，且有著向超低比轉(zhuǎn)速方向發(fā)展的趨勢。它具有揚程高、流量小的特點，并且其葉片出口寬度較小，葉輪外徑較大，軸面流道狹窄而細長，從而造成效率低下、軸功率過載以及揚程曲線存在駝峰等現(xiàn)象。針對這些缺點，國內(nèi)的研究人員長期以來進行了許多卓有成效的工作，主要在水力設(shè)計、成型工藝、結(jié)構(gòu)優(yōu)化、數(shù)值模擬等方面取得了一些成績卜’0]。葉輪是沖壓焊接離心泵內(nèi)部的核心部件。流體機械水力設(shè)計的主要任務(wù)是設(shè)計出能保證各項性能要求的高效率葉輪，而葉輪內(nèi)部的流動分析和研究對于提高水泵的效率，改善泵的性能具有重要的意義。因此充分了解葉輪內(nèi)部復(fù)雜的流場結(jié)構(gòu)

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本文編號：2685212