基于CFD技术的离心泵优化设计

合集下载

基于CFD分析的双吸式离心泵叶轮优化设计的开题报告

基于CFD分析的双吸式离心泵叶轮优化设计的开题报告一、研究背景和意义离心泵是流体运输和输送的主要工具之一，在各个领域都得到了广泛应用。

其中，双吸式离心泵是一种非常重要的类型，通常应用于大型工业设备中，如水处理、电力、焦化等领域。

在实际应用中，离心泵的叶轮是起主要流体力学作用的部件，其设计的优化对于泵的性能和效率具有重要影响。

目前，离心泵的叶轮设计主要依靠经验和试验室实验，虽然已有较多的先进设计方法和技术，但叶轮设计仍然存在一定的不足，如流场效果的不理想、输送流量等方面的不足等问题，这需要更为精细的设计方法和技术逐渐逐渐优化和改进。

因此，本文将尝试基于CFD（计算流体力学）分析理论，对双吸式离心泵的叶轮进行优化设计，旨在提升泵的性能和效率。

二、研究内容和方法1.研究内容1）分析双吸式离心泵的结构和工作原理。

2）运用CFD理论研究叶轮的三维流场，确定叶轮的流场特性；3）建立叶轮模型，并结合MATLAB/ANSYS等软件对模型进行模拟计算，得出不同叶片倾角下的流体力学性能并分析；4）通过实验验证分析结果，并对实验数据和模拟结果进行比较。

2.研究方法1）文献阅读和综述分析；2）利用CFD软件对叶轮流场进行计算和分析；3）采用MATLAB和ANSYS有限元分析软件建立叶轮模型，并结合CFD 流场计算得到数值模拟结果；4）设计并实施实验验证，并通过数据分析验证数值模拟结果。

三、预期成果和意义预期成果：本文将利用CFD分析，通过长期反复的计算、分析以及实验验证，得出一套完整的双吸式离心泵叶轮优化设计方案，对于相关领域的离心泵设计和工程应用具有广泛实际的参考价值。

意义：通过对双吸式离心泵叶轮的优化设计，达到提高泵的效率、降低耗能的目的，不仅为工程实践提供了参考依据，同时也对未来离心泵的设计和优化研究提供了一定的参考意义。

基于CFD技术的超低比转速离心泵叶轮的优化设计

ＯｐｔｍｉａｉｎｄｓｇｆｉｐｅｌｒｆｒｃｎｔｉｕａｍｐｓｗｉｈｉｚｔｏｅｉｎｏｍｌｅｏｅｒｆｇｌｐｕｔｓｐｒｌｗｐｃｆｃｓｅｙｍｅｎｆＣＦＤｅｈｌｇｕｅ－ｏｓｅｉ－ｐｅｄｂａｓｏｉｔｃｎｏｏｙＱＩＸｕ－ｉ，ＫＯＮＧａｅｙＹｕｎ，ＴＩＡＮ－ｉＯＮＧａ－ｏｇＹａｂｎ，ＳＴｉｎｈｎ
ｗａｎｌｚｄｓａａｙｅ．ＴｈｕｒｃｌｓｍｕａｉｎａｄｐｒｏｍａｃｒｄｃｉｎｏｏｖｎｉｎｌｍｐｌｅｎｏｅｎｍｅｉａｉｌｔｎｅｆｒｎｅｐｅｉｔｆｃｎｅｔａｏｏｏｉｅｌｒａｄｃｍｐｅｌｘｉｐｌｒｗｅｅｃｎｕｔｄｗｉＤｅｈｉｕｓ０ｔａｏｄｈｄａｌｄｌｓｏｔｉｅｏｅｔｉｇｌｍｅｌｒｏｄｃｅｔＣＦｔｃｎｑｅ，８ｈｔａｇｏｙｒｕｉｍｏｅｅｈｃｗａｂａｎｄｆｒｃｎｒｆａｕｐｍｐｗｉｈｓｐｒｌｗｐｃｆ－ｐｅｕｔｕｅ－ｏｓｅｉｃｓｅｄ，ｒａｉｉｇｏｔｉａｉｎｄｓｇｆｃｎｒｆｇｌｐｍｐｉｐｌｒｉｅｌｎｐｉｚｔｏｅｉｎｏｅｔｉｕａｕｚｍｍｅｌ．ｅ
基于ＣＤ技术的超低比转速离心泵Ｆ叶轮的优化设计
齐学义孔源，，田亚斌，宋天虹
（．兰州理工大学能源与动力工程学院，１甘肃兰州７０５；２中国石油天然气总公司宁夏石化分公司，３００．宁夏银川７０２）５０６

基于CFD的汽车水泵优化设计

ｎｅｓｅ）
ＷｕＤａｚｈｕｎ，ＷａａｎｇＬｅｑｉｎ，ＨａｏＺｏｎｇｕｉｒ，ｅｔａ１．Ｅｘｐｅｒｉ —
ｍｅｎｔａｌｓｔｕｄｙｏｎｈｙｄｒｏｄｙｎａｍｉｃｐｅｆｏｒｒｍａｎｃｅｏｆａｃａｖｉｔａ —
部流场与试验结果，发现泵内部的湍动能越大，水
力损失就越大，泵性能就越差．泵的外特性充分取决于其内部流场．２）叶片吸力面进口稍后处是汽蚀最容易发生的位置，因此叶片进口前伸并增加一定的斜度，不
ｅａｌｓｉｍｕｌａｔｉｏｎａｎｄｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｏｎｄｅｅｐ — ｗｅｌｌｐｕｍｐ［Ｊ］．
ｉｎｍｕｌｔｉ－－ｓｔａｇｅｃｅｎｔｉｆｒｕｇａｌｐｕｍｐｂａｓｅｄｏｎｃａｖｉｔａｔｉｏｎｎｏ－－
一
５结论
１）应用ＣＦＸ软件对汽车泵的原模型与优化模
２４（２）：５７５ —５８２．
［７］ＬｉＪｕｎ，ＬｉｕＬｉｊｕｎ，ＦｅｎｇＺｈｅｎｇｐｉｎｇ．Ｔｗｏ — ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌａ —
ｎａｌｙｓｉｓｏｆｅａｖｉｔａｉｆｎｇｌｆｏｗｓｉｎａｃｅｎｔｒｉｆｕｇａｌｐｕｍｐｕｓｉｎｇａ

基于CFD仿真与BP神经网络的离心泵叶轮优化设计

பைடு நூலகம்
ｔｏｅｓｔａｂｌｉｓｈｓｕｒｒｏｇａｔｅｍｏｄｅｌｆｏｒｅｉｃｆｉｅｎｃｙｏｆｔｈｅｃｅｎｔｒｉｆｕｇｌａｉｍｐｅｌｌｅｒｂｙＢＰｎｅｕｒｌａｎｅｔｗｏｒｋ．Ｆｉｎｌｌａｙ，ｔｈｅｓｏｌｕｔｉｏｎｔｏｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎｍｏｄｅｌ
基于ＣＦＤ仿真与Ｂｐ神经网络的离心泵叶轮优化设计
蒋文芝，段胜秋，杨昌明，王国成
（西华大学机械工程学院，四川成都６１００３９）
摘要：为提高离心泵叶轮的效率，提出了神经网络与遗传算法相结合的设计方法。通过均匀试验设计与ＣＦＤ仿真获得样本数据点集，进而运用ＢＰ神经网络技术建立离心泵的效率与影响因素之间的代理模型。最后，利用遗传算法求取该优化模型，即可得到所求问题的最优解。将这一方法用于某离心泵叶轮的优化，结果表明该方法可以获得很好的效果。关键词：离心泵；神经网络；遗传算法；ＣＦＤ中图分类号：ＴＨ３１１文献标志码：Ａ文章编号：１００１－３８８１（２０１６）２２－０６７－４
２０１６年ｌ１月
机床与液压
ＭＡＣＨＩＮＥＴＯＯＬ＆ＨＹＤＲＡＵＬＩＣＳ
Ｎｏｖ．２０１６Ｖ０１．４４Ｎｏ．２２
第４４卷第２２期
ＤＯＩ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００１ — ３８８１．２０１６．２２．０２１

基于CFD的高海拔地区某型号离心泵水力性能优化

第４９卷第１２期２０１８年６月人　民　长　江Ｙａｎｇｔｚｅ　ＲｉｖｅｒＶｏｌ．４９，Ｎｏ．１２Ｊｕｎｅ，２０１８收稿日期：２０１７－１２－０９基金项目：国家自然科学基金项目（５１０６９１４）；西藏土木水利电力工程技术中心区级重点实验室基金项目（２０１８０３２）；西藏农牧学院高层次人才科研启动基金项目（２０１４０９６）作者简介：郭傲辉，男，讲师，主要从事流体机械方面的教学及应用研究工作。

Ｅ－ｍａｉｌ：７１７８６１７５９＠ｑｑ．ｃｏｍ文章编号：１００１－４１７９（２０１８）１２－００９８－０４基于ＣＦＤ的高海拔地区某型号离心泵水力性能优化郭傲辉１，张　政２，李　杨１，孙振华１，王丝丝３（１．西藏农牧学院水利土木工程学院，西藏林芝８６００００；　２．国网河南电力安阳供电公司，河南安阳４５５０００；　３．西南科技大学生命科学与工程学院，四川绵阳６２１０００）摘要：离心泵已在工农业生产过程中得到了广泛的应用，因此，水泵的高效运行非常重要。

但是到目前为止，对高海拔地区水泵的高效率运行研究几乎是空白。

为了解决某型号离心泵在高海拔地区长期运行后出现的效率明显降低的问题，基于ＣＦＤ数值模拟软件，运用ＳＳＴ湍流模型，对该型号的离心泵在不同叶片数下的流场进行了数值模拟，并将模拟结果与试验数据进行了比对分析，以探索添加叶片对提升该型号离心泵效率的影响。

结果表明：模拟结果与试验数据误差在允许范围内（＜３％），将叶片数从４增加到６时，运行效率提升到８９％，但叶片数增加到８时，并不利于离心泵效率的提升。

研究结果可为该型水泵运行效率的提升和改型提供借鉴与理论参考。

关　键　词：ＳＳＴ湍流模型；压力云图；离心泵；高海拔地区中图法分类号：Ｔ文献标志码：ＡＤＯＩ：１０．１６２３２／ｊ．ｃｎｋｉ．１００１－４１７９．２０１８．１２．０１８１　研究背景离心泵已被广泛地应用于石油化工、农田灌溉、食品加工以及生活用水等各个领域［１］，是一种使用量非常大的水泵，它在国民经济中起着极为重要的作用［２］，显然，离心泵的高效运行非常重要。

基于CFD的冲压离心泵导叶出口与叶轮进口匹配的优化设计

Biblioteka ｏ０ｅ１．５一０
９５ｅ０。０一１
８５ｅ１．０－０
盐一
１４
ｌ７
卧
ＩｌＩｌＴ
２Ｏ
（）口７ｏａ＝０
２０ｅ０１．０－
—
２ｏ）一．（０１ｅ
一
８０ｅ０１．０．
—
１２ｅ０．０＋０
１４
６．５Ｏ
６．４５７０８Ｏ９Ｏｌｏｏｌ０１７０８０９Ｏ１００１０１
０（ｏ）
０（）。
图５不同安放角下扬程的对比
图６不同安放角下效率的对比
处对流体的圆周速度约束较大，由于导叶是静止的，流体沿着导叶的叶片贴壁流动，在经过导叶出口时，流体的周向运动受到阻碍，旋转分速度减小，使得流体沿着导叶出口方向径向流动。理想情况下，导叶的出口安放角为９。，几乎可以Ｏ时
２１年第３０２期
一
，番柱采Ｊ．
・３１・
百多万，适合计算，网格划分见图２。
１２基本控制方程、．湍流模型
采用三维雷诺时均ＮＳ — 方程来描述泵内部可压缩流体的湍流流动１，标准ｋ６模型相比于零４－方程模型和一方程模型有了很大改进，但对求解
（）Ｄ－４ｎｎｄ－ｌｌ４
图３不同导叶直径的两级叶轮间截面周向速度变化图
・
１４・
小兼ａ．ｔ木ｅ

CFD技术在离心泵优化设计中的应用

ｔｅｅｏｅｄｉｅｌａｅａｅｒｓａｃｂｅｔｎｄｐｓｕｓｕｔｒｄｇｉ．ＢｓｄｏａｉｒａｓｈｗｆｌｉｌｒｎｓｈｅｒｈｏｊｃａｄａｏｔｎｔｃｕｅｒｋｔｆｉｌｎｍｐｅｖｔｅｒｄａｅｎＮｖ－ｅ
Ｓｏｅｑａｉｎａｄ一ｔｒｕｅｃｄ１ｈｌｗｅｄｏｅｔｆｇｕｓｃｃｌｔｄＡｃｏｄｎｔｋｓｅｕｔｎｕｂｌｎｅｍｏｅ．ｔｅｆｏｏｆｌｆｎｒｕａｐｍｐｉａｕａｅ．ｉｃｉｌｌｃｒｉｇｔｈｅｕ￣，ｗａｅｅｉｎａｄｏｔｚｈｕｍｐｌｒｂｈｎｉｇｔｅｉｔｋｎｌｆｉｅｌｒｏｔｅｒｓｌｅｃｎｒｄｓｇｎｐｉｅｔｅｐｍｐｉｅｌｙｃａｇｎｈｎａｅａｇｅｏｍｐｌｍｉｅｅａｄｒｍｏｅｉｇｔｅｌａｌｄｈｐ．Ｉｉｒｖｄｔａｈｄｆｄｉｅｌｒｈｓａｂｔｒｍａｃｎｆｗｎｅｄｌｈｅｆｂａｅｓａｅｔｓｐｏｅｈｔｔｅｍｏｉｅｍｐｌａｅｔｔｈｉｏｎｉｅｅｌ
计与优化中。将ＣＤ技术应用于离心泵叶轮优化设计中，Ｆ以叶轮两叶片间的流场作为研究对象，采用非结构化网格进行网格划分；用基于时均Ｎｖｒｔｋｓ采ａｉ－ｏｅ方程和标准ｋ— 素流模型对得到的ｅＳ
ｃａａｔｒｔｈｎｔｅｏｄｉｅｌｒｈｃｅｓｉｔａｈｌｍｐｌ．ｒｉｃｅ

基于CFD技术的超低比转速离心泵叶轮的优化设计

第34卷第3期机电卢品开发与创新Vol.34,No.3 2021 年 5 月D evelopm ent&Innovation of M achinery&Electrical P roducts M/y.，2021文章编号：1002-6673 (2021) 03-123-03基于CFD技术的超低比转速离心泵叶轮的优化设计赵秋红！张金秋(淄博市工程咨询院，山东淄博255000)摘要：离心果近年来在工业领域中得到了十分普遍的应用，而叶轮属于离心果的关键部件之一，叶轮设计在很大程度上关系到离心泵的运行性能。

叶轮在离心泵中的受力状态较为复杂，不但会承受自传形成的离心力，同时其叶片还会承受流体高速运动带来的冲击力。

过去的叶轮设计往往是依靠统计的经验公式对其尺寸参数予以确定，但这样的缺陷在于并未强调其内部流动状态的数值模拟，无法了解到叶轮实际的受力状态。

基于此，本文结合笔者实际研究，探讨了基于C F D技术的超低比转速离心泵叶轮的优化设计。

关键词：C F D技术；离心泵；叶轮；优化设计中图分类号：T K72 文献标识码：A d〇i:10.3969/j.issn.1002-6673.2021.03.042Optimal Design of Impeller of Ultra-low Specific Speed Centrifugal Pump Based on CFD TechnologyZHAO Q iu-H ong，ZHANG jin-Q iu(Zibo City Engineering Consulting Institute，Zibo Shandong 255000，China)Abstract: Centrifugal p u m p has been widely used in the industrial f i eld in recent years，and the impeller i s one of the key components of the centrifugal p u m p，the impeller design i s largely related to the operation performance of the centrifugal p u m p.The force s t a t e of the impeller in the centrifugal p u m p i s more complex，which will not only bear the centrifugal force formed by the autobiography，but also bear the impact force caused by the high-speed movement of the fluid.In the past，impeller design often relied on s t a t i s t i c a l empirical formula to determine i t s si z e parameters，but such a defect i s that i t did not emphasize the numerical simulation of the internal flow state，unable to understand the actual s t a t e of the impeller force.Based on this，combined with the author's actual research，t h i s paper discusses the optimization design of the impeller of ultra-low specific speed centrifugal p u m p based on C F D technology.Keywords ：C F D technology%Centrifugal p u m p%The impeller%The optimization design0引言进人新世纪以来，水力机械的研究取得了突破性的进展，由于水力机械关键的能量转换需要依靠叶轮以及压水室来进行，叶轮属于其中的核心部件，其结构设计是否科学合理在很大程度上影响到整个机组是否能够满足工作要求。

基于CFD的离心泵叶轮水力性能优化

基于CFD的离心泵叶轮水力性能优化郭傲辉;刘小兵;曾永忠;李继栋;罗红英【摘要】As the centrifugal pumps have been widely used in industrial and agricultural production and life, the improvement of their efficiency is of great significance to meeting actual needs and conserving energy. Since a small amount of turbulent flow exists at the impeller outlet of a certain type of centrifugal pump, five short vanes are added to the impeller to reduce the turbu-lence, improve the outflow at the impeller, protect the fixed guide vanes, and eventually improve the efficiency of the centrifugal pump. The centrifugal pump with and without the five additional short vanes are put into flow field simulation respectively by the SST model, and through which their Q-η curves are worked out and compared with each other. The pressure nephograms, the velocity streamline charts of the two centrifugal pumps in design working condition are analyzed in comparison with the data ob-tained from the practical test. It is found out that the turbulent flow at the impeller outlet reduces significantly and the water flows more evenly after adding the five short vanes, which improves the efficiency of the pump in a certain extent. The research results will provide new thoughts and theoretical reference for the optimization and efficiency improvement of the centrifugal pump of this type.%离心泵已广泛应用于工农业生产生活中，因此其效率的提升对于满足实际需要和节约能源有着非常重要的意义。

基于CFD的离心泵水力性能优化设计

基于CFD的离心泵水力性能优化设计
周路祥;王玉勤;韩梦乐;沈李祥
【期刊名称】《蚌埠学院学报》
【年(卷),期】2024(13)2
【摘要】针对传统离心泵在工作时水力性能较差的问题,采用计算流体动力学技术对IS80-50-250型清水泵蜗壳结构参数进行优化设计。

选取蜗壳基圆直径、蜗壳进口宽度、蜗壳第八断面半径和隔舌安放角4个结构参数制定正交试验方案。

采用Pumplinx软件对各组方案进行数值模拟,获得离心泵内部流场分布规律。

模拟结果表明,相较于原型泵,在额定转速下优化泵的出口压力提高了3.27%,蒸汽质量分数降低了10.47%,进一步提升了离心泵的水力性能。

为验证优化方案的准确性,搭建离心泵外特性试验测试台,得到了在不同工况下原型泵和优化泵的外特性曲线。

试验结果表明,在额定工况下,离心泵扬程和效率分别提高了4.43%和4.44%,进一步验证了正交试验优化方案的准确性和可行性,为下一步高性能离心泵设计提供了技术依据。

【总页数】6页(P51-56)
【作者】周路祥;王玉勤;韩梦乐;沈李祥
【作者单位】安徽工程大学机械工程学院;巢湖学院机械工程学院
【正文语种】中文
【中图分类】TH137.5
【相关文献】
1.基于CFD的高海拔地区某型号离心泵水力性能优化
2.基于CFD的离心泵叶轮水力性能优化
3.射流离心泵动静叶栅匹配的水力与声学性能优化设计
4.基于CFD模型的雨水泵站进水流道水力性能优化设计
5.基于CFD技术的离心泵汽蚀性能优化
因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

基于CFD技术的离心泵优化设计

基于CFD技术的离心泵优化设计作者：郑玉彬来源：《科技创新与应用》2014年第20期摘要：文章对目前泵设计方法如模型换算法、速度系数法和面积比原理进行详细介绍，并应用相似换算法和速度系数法对参数为Q=1400m3/h，H=15m，n=990r/min的离心泵进行设计，通过CFD数值模拟，获得了内部流场较好的泵。

关键词：离心泵；叶轮；设计1 叶轮设计方法在叶片式流体机械中，叶轮是叶片式流体机械中直接进行能量转换的部件，是叶片式流体机械最关键的部件。

由于泵内部流动非常复杂，对其流动规律的认识还不够全面，因此泵的水力设计还需建立在半理论、半经验和试验验证的基础上进行。

目前泵设计方法有几种形式，一般分为模型换算法、速度系数法、面积比原理[1]。

1.1 模型换算法邹滋祥[2]系统的叙述了相似理论的具体内容，包括几何相似、物理现象相似以及两个体系之间相似的必要和充分条件，同时通过具体的例子来阐述叶轮机械模型设计过程中的具体应用方法。

陈凤军[3]针对集中空调系统试运行中出现的循环泵电机发热严重、能耗高、实际效果差等问题，提出了运用相似原理、按功率匹配进行叶轮切割的技术改造方案。

经实践证明，实现了优化运行，满足了设计要求，提高了经济效益。

应用模型换算法的首要前提条件，必须具有一个优秀的水力模型库，这样才会使得水力设计方便、可靠。

1.2 速度系数法Stepanoff[4]早在1984年就提出利用比速规律进行水力设计的设计系数法，在统计大量实测资料的基础上提出了著名的Stepanoff速度图。

国内于80年代初曾经对部分优秀模型进行统计。

1985年陈次昌[5]应用多元逐步回归分析法对离心泵叶轮主要几何尺寸进行了总结与统计，得出了一些具有参考价值的计算公式。

90年代初，张俊达[6]和何希杰[7]等对近年来的优秀模型进行了重新统计，提出了一些系数和规律。

白小榜[8]等对6个混流泵优秀水力模型统计分析基础上，对叶轮和蜗室的主要几何参数：叶轮进口速度U0、叶轮外径D2（D2a，D2e）、出口宽度b2及蜗室几何参数计算公式中的速度系数进行了公式拟合，给出了混流泵的水力参数计算方法。

基于CFD技术改善离心泵内部空化性能的研究的开题报告

基于CFD技术改善离心泵内部空化性能的研究的开题报告一、选题背景离心泵是现代工业生产中常用的流体输送设备。

但是，离心泵内部容易发生气液两相混合的现象，称为空化，空化现象不仅会导致泵的性能下降，而且还可能对泵的机械结构产生损害。

因此，如何有效改善离心泵内部空化性能是当前研究的热点之一。

CFD（Computational Fluid Dynamics，计算流体动力学）技术可以模拟流体在离心泵内部的运动状态，从而分析离心泵内部空化的产生机理以及改善空化性能的方法。

因此，基于CFD技术对离心泵内部空化进行研究具有重要意义。

二、研究目的本研究旨在采用CFD技术对离心泵内部空化进行分析和研究，提出改善离心泵内部空化性能的方法，进一步提高离心泵的工作效率，促进离心泵技术的进步。

三、研究内容与方法（一）研究内容1. 离心泵内部空化的形成机理；2. 基于CFD技术对离心泵内部流场进行数值模拟；3. 分析离心泵内部空化的分布规律和变化特点；4. 提出改善离心泵空化性能的方法；5. 验证改善措施的有效性和可行性。

（二）研究方法1. 对离心泵内部的结构和流动特点进行分析和研究；2. 借助CFD技术建立离心泵内部三维数值模型，并进行数值模拟；3. 通过分析数值模拟结果，研究离心泵内部空化现象的分布规律和变化特点；4. 提出改善离心泵空化性能的方法，并进行数值模拟验证；5. 对比分析改善措施前后的数值模拟结果，验证改善措施的有效性和可行性。

四、研究意义通过本研究，可以深入了解离心泵内部空化的形成机理和空化现象的分布规律和变化特点，提出改善离心泵内部空化性能的方法，可以有效地提高离心泵的工作效率和稳定性，促进离心泵技术的不断进步和发展。

该研究方法也可为其他流体输送设备的研究提供借鉴。

基于CFD的离心泵优化设计与试验

基于CFD的离心泵优化设计与试验
基于CFD的离心泵优化设计与试验
赵伟国1,2，盛建萍1，杨军虎1,2，宋启策1
【摘要】为了提高离心泵的效率，以叶轮效率最大为优化目标进行优化设计。

对叶轮进行参数化设计，以实现叶轮几何形状的自动控制以及为优化计算提供优化变量。

选择控制叶片积叠线周向定位的2个参数作为优化变量，以-3°～3°作为优化变量的约束范围。

利用人工神经网络的学习功能，建立了目标函数与优化变量之间的映射关系。

采用遗传算法寻找目标函数的最优值，得到优化变量约束范围内的最优叶轮模型。

数值计算结果表明：在设计流量点1 200 m3/h时，优化后叶轮的效率较优化前提高了4.02个百分点，离心泵的效率提高了4.41个百分点，扬程提升了2.63 m。

针对非设计工况点性能改善不明显这一问题，对原始蜗壳进行重新设计并与优化叶轮组合进行数值计算。

在设计工况点效率提高了1.59%，在1.2倍设计工况点处效率提升了9.93%，在1.4倍设计工况点处效率提升了8.83%；较原始叶轮与原始蜗壳的组合，在设计工况点泵的效率提高了6%，在1.2倍设计工况点点效率提高了9.2%，在1.4倍设计工况点点效率提高了8.59%。

优化拓宽了水泵运行的高效区，增强了泵的运行稳定性，离心泵的性能得到了优化，叶轮与蜗壳之间的匹配更合理。

该研究对离心泵的优化设计提供了参考。

【期刊名称】农业工程学报
【年(卷),期】2015(000)021
【总页数】7
【关键词】离心泵；优化；算法；叶轮；效率；参数化；神经网络
赵伟国，盛建萍，杨军虎，宋启策. 基于CFD的离心泵优化设计与试验[J]. 农业。

基于CFD技术改善双吸离心泵叶轮性能

递。滑移网格和动网格模型假定流动为非定常，中滑移其网格允许交界面属于两侧区域的节点间发生相对运动，且流动参数不经平均直接在两侧节点间进行参数传递，以真实模拟动静区域间的干涉。本文采用多参考可］系模型来进行定常计算，将取得的结果作为非定常计算的初场；用滑移网格进行非定常计算，取叶轮旋转一采求
逐渐成为叶轮内流分析的有效丁具。本文旨在通过商业
ＲＧｋｓＮ－模型和连续性方程使动量方程封闭，压力项采
用二阶中心差分格式，其它项采用二阶迎风差分格式。使用速度入口及充分发展出口边界条件，在近壁区采用速
均值计算得到的效率扬程等宏观量的最终结果，以消除时间脉动对定常计算的影响。
在叶轮优化设ｔ中往往依靠经验来选取，ｆ ‘ 同时这种基于经验的传统设计也需要繁琐的模型试验，大大增加了设计成本，制约低比速离心泵的进一步发展。近年来，随着ＣＤＦ技术在低比速离心泵叶轮内部流场计算中应用日益广泛，
离心泵内流计算所用的方程是以Ｎｓ程其简化形 —方
模型，其中多参考系及混合面模型都假定流动为定常，用
８机械工６程师２１年第１期０００
制造业信总化
仿真，旗ＩＡＤＣ建ＣＩＡＭＩＥＣＡＰＣＡＩＰ

CFD在离心泵上的应用

CFD在离心泵上的应用摘要：指出采用CFD(计算流体力学)技术是解决离心泵水力设计的一个重要发展方向。

针对如何获得离心泵内部流场数值，指出应主要解决叶轮网格生成技术、边界条件设置、汽蚀流动的模拟、数值模拟结果的实验方法四个主要技术问题，提出了相应的解决方法。

关键词：CFD，离心泵设计，边界条件，网格1.CFD简介在具体介绍CFD在离心泵设计中的应用之前，我们先从CFD的应用现状及应用中的关键问题两个方面对CFD进行一个介绍。

1.1CFD的应用现状近年来，随着计算机技术的日新月异，复杂流动问题的模拟计算迅速发展，计算流体力学(简称CFD)越来越受到重视。

多种通用大型的商品化计算软件如“CFD2000”、“PHOENICS”等相继问世，而应用于各个特殊领域解决专门问题的专用化计算软件更是不可胜数，其应用也已从最初的航空扩展到包括离心泵在内的多个领域。

同时计算流体力学已从定性分析发展到定量的计算，正在逐步成为CAD系统中的一个重要组成部分。

通过这种“数值试验”可以充分认识流动规律，方便地评价、选择多个设计方案，进行优化设计，并大幅减少实验室和测试等实体试验研究工作量。

在降低设计成本、缩短开发周期及提高自主开发能力等方面，计算流体力学都可起到重要的作用。

发达国家许多大学、研究机构及大公司都已开展了大量的研究工作并已有较多的应用实例，值得引起重视。

目前CFD在计算方法、网格技术、物理模型等方面都取得了较大的进展。

在计算方法上追求三阶精度以上的高精度格式方法，其中又以对紧致格式的研究最为突出，紧致格式的理论研究已趋成熟，现在重点是实用化问题;计算方法研究还涉及带限制器的高阶插值、谱方法、拉格朗日方法、时一空守恒元方法等。

特别是将基因算法与传统计算流体力学结合在一起，在域分裂和最优化设计等许多方面显示良好的应用前景。

网格技术方面重点研究网格与流动特征的相容性、分块网格以及混合网格技术。

对于某些复杂流动问题，传统的网格无限加密技术可能使计算结果失真，此时就要求构造与特征相适应的网格完CFD的计算任务。

基于CFD技术的离心泵优化设计

１叶轮设计方法在叶片式流体机械中，叶轮是叶片式流体机械中直接进行能量转换的部件，是叶片式流体机械最关键的部件。由于泵内部流动非常复杂，对其流动规律的认识还不够全面，因此泵的水力设计还需建立在半理论、半经验和试验验证的基础上进行。目前泵设计方法有几种形式，一般分为模型换算法、速度系数法、面积比原理【１ＪＩ科技创新与应用
基于ＣＦＤ技术的离心泵优化设计
郑玉彬
（伊泰新疆能源有限公司，新疆乌鲁木齐８３００１７）摘要：文章对目前泵设计方法如模型换算法、速度系数法和面积比原理进行详细介绍，并应用相似换算法和速度系数法对参数
为Ｑ＝１４００ｍ３／ｈ，Ｈ＝１５ｍ，ｎ＝９９０￣ｍｉｎ的离心泵进行设计，通过ＣＦＤ数值模拟，获得了内部流场较好的泵。关键词：离心泵；叶轮；设计
式，提出建立在面积比原理基础上、低比转速离心泵在加大流量设计后的面积比、蜗壳第八断面面积的计算方法及公式，使得面积比及蜗壳的第八断面面积和泵的流量加大系数、比转速加大系数得到了联系。总的来说，面积比原理的基本特点是用对面积比绘制的扬程系数和流量系数的形式来修正标准化的设计数据。这种方法从整体上１．１模型换算法把叶轮和泵体这两大水力部件联系在一起，是有其科学性核发展前邹滋祥［２１系统的叙述了相似理论的具体内容，包括几何相似、物途的。理现象相似以及两个体系之间相似的必要和充分条件，同时通过具在以上几种泵设计方法和设计理论中，应用最多的是相似换算体的例子来阐述叶轮机械模型设计过程中的具体应用方法。陈凤军法和速度系数法。应用相似换算法设计出来的泵性能很大程度上依［３１针对集中空调系统试运行中出现的循环泵电机发热严重、能耗高、赖水力模型的技术水平。２叶轮设计实际效果差等问题，提出了运用相似原理、按功率匹配进行叶轮切割的技术改造方案。经实践证明，实现了优化运行，满足了设计要２．１叶轮基本参数的确定求，提高了经济效益。主泵设计参数如表１。应用模型换算法的首要前提条件，必须具有一个优秀的水力模表１主泵设计参数型库，这样才会使得水力设计方便、可靠。额定流量１４００ｍ／ｈ

基于CFD技术的离心泵叶轮的优化设计

Ｃ２１９ — ．２。
２仿真计算２１设计变量的选取．
１３边界条件．
（）进口边界条件１
通常的叶轮优化设计中，取叶轮的内径、选外径、口角、口角、进出叶片数为设计变量，这些尺寸是影响泵效率的主要因素，了减少重新设计的为
离心泵的数值模拟已经能成为现实。
由于叶轮内流体流动满足质量守恒，得连可
续性方程：
（）一Ｄ（）１
式中：—— 流体密度；ｐ
— —
流体速度；
质量流量。
—
—
利用Ｆｕｎｌｅｔ流体分析软件，设计初期，在能够快速地优化设计并做出修改，无需花费原型而
收稿日期：０６１ — ３２０—２１。
作者简介：斌（９８）男，宁抚顺人。２０赵１７一，辽０２年毕业于中国石油大学（ｉ京）－ｔ工程力学专业，在辽宁石油化工大学现机械工程学院从事计算机仿真教学与研究工作，已发表论文
＝（一Ｃ２）＝：ｐＣ１￡
（）５
一
式（）一（）的为湍动能的生成项，４、５中式由下式确定：
／＼
一
＇Ｉ．
ｐ
＆
ｐ
（ｕａ，ａｉｌｕ３￣ｕ
ｏ
‘ ６
式中：、Ｕ—— 表示沿三个坐标轴的速度

CFD在离心泵泄漏防控优化设计中的应用

炼油与化工REFINING AND CHEMICAL INDUSTRY第31卷CFD在离心泵泄漏防控优化设计中的应用倪玉峰1，俞晓鲲1，熊厚文1，仇涛2（1.金浦新材料股份有限公司，江苏南京210047；2.北京水木滨华科技有限公司，北京100192）摘要：针对醋酸钴合成单元物料转釜操作过程，离心泵频繁抽空，进而引发机械密封泄漏问题，提出液位联锁循环泵的优化改进方案。

根据流动影响区的理论，采用计算流体动力学（CFD）方法计算出工况条件下的半球形管口流动影响区，取其顶端高度HC做为液位切断离心泵的联锁值，可有效解决频繁抽空造成的离心泵机械密封泄漏问题。

关键词：抽空；机械密封；泄漏；流动影响区；计算流体动力学；防控中图分类号：TQ051.21文献标识码：B文章编号：1671-4962（2020）03-0058-03Application of CFD on optimal design of centrifugal pumpleakage prevention and controlNi Yufeng1，Yu Xiaokun1，Xiong Houwen1，Qiu Tao2（1.Gpro New Materials Co.Ltd.，Nanjing210047,China；2.Beijing Behigh China Technology Co.Ltd.，Beijing100192，China）Abstract:In view of frequent evacuation of the centrifugal pump in the process of material transfer operation in cobalt acetate synthesis unit,which lead to the leakage of mechanical seal,this paper proposed an optimized improvement scheme for the liquid level interlocking circulating pump.Based on the theory of flow-affected zone,the hemispherical flow-affected zone of orifice under working condition was calculated by the computational fluid dynamics(CFD)method,its top height HC was used as the interlock value of liquid level cut-off circulating pump,which could effectively solve the problem of centrifugal pump mechanical seal leakage caused by frequent evacuation.Keywords:evacuation；mechanical seal；leakage；flow-affected zone；computational fluid dynamics；prevention and control 离心泵是石油化工装置中使用量最多的转动设备。