离心泵叶轮与蜗壳参数优化设计的研究

论文摘要

优化设计为人们获得性能优良运行稳定的离心泵的开辟了新途径,这对于离心泵改善离心泵的水力性能和内部流态以及达到增效节能的目的,具有重要的现实意义;采用优化设计技术进行离心泵的设计,将代替大量的实验,从而可以节省大量的人力物力;优化设计方法可以弥补传统设计方法的不足,推广应用将带来巨大的社会效益和经济效益。本文主要作了以下几方面的研究工作:（1）综述了离心泵优化设计的国内外发展现状,从分析离心泵内部流动和优化设计基础理论等多方面详细介绍了进行离心泵优化设计的理论基础。（2）深入分析了离心泵水力设计主要原则,并建立了各原则相应的数学模型,为获得合理而准确的离心泵优化设计目标函数提供了依据。（3）深入分析了离心泵参数,筛选出对性能影响较大者作为优化设计的设计变量,并建立了设计变量的约束条件,选用效率和汽蚀作为寻优目标,在建立效率目标函数时,考虑了叶轮与蜗壳的匹配关系,构建了基于叶轮与蜗壳匹配关系的多目标、多参数的优化设计模型。（4）采用遗传算法和传统复合形法对建立的优化设计模型进行求解,并采用c++语言编制了通用程序,并选用相同的算例,对两种方法获得优化结果进行了分析和比较。（5）以556台离心泵为研究对象,对其进行优化设计,获得大量地数据;以上述数据为基础,探讨了优化设计后的离心泵参数之间的关系以及叶轮主要参数对性能影响的大小排序。（6）以优化设计计算模型为基础,进行了离心泵的损失预测,将预测结果与传统算法比较,验证了所采用方法的可行性和正确性。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 离心泵优化设计的提出
• 1.2 离心泵优化设计的研究意义
• 1.3 离心泵优化设计国内外现状及发展趋势
• 1.4 本文主要研究工作及创新点
• 1.5 本章小结
• 第二章 离心泵理论分析
• 2.1 离心泵内部液体动力学分析
• 2.2 离心泵内部运动学分析
• 2.3 能量分析
• 2.4 离心泵的汽蚀分析
• 2.5 本章小结
• 第三章 离心泵设计概述
• 3.1 离心泵传统设计方法及存在问题
• 3.2 机械优化设计理论
• 3.3 离心泵优化设计的理论分析
• 3.4 本章小结
• 第四章 离心泵优化设计模型的研究
• 4.1 离心泵水力设计的原则
• 4.2 水力设计原则的分析与数学实现
• 4.3 基于过水部件匹配关系的优化设计模型构建
• 4.4 本章小结
• 第五章 离心泵优化设计采用的算法及程序实现
• 5.1 遗传算法的特点和应用情况
• 5.2 遗传算法基本原理及关键技术
• 5.3 传统复合形法在离心泵优化中应用
• 5.4 两种方法程序实现
• 5.5 两种方法计算结果的比较与分析
• 5.6 本章小结
• 第六章 讨论
• 6.1 叶轮参数与比转数之间的关系
• 6.2 基于优化模型的损失预测
• 6.3 离心泵参数对其内部损失的影响大小的研究
• 6.5 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 附录1 优化设计后部分离心泵的参数表
• 附录2 多元线性回归计算表
• 致谢
• 作者简介
• 作者在攻读硕士期间发表的论文