离心泵叶轮叶片进口角和包角的优化设计
分流叶片偏置和叶片进口冲角对螺旋离心式航空燃油泵性能的影响
分流叶片偏置和叶片进口冲角对螺旋离心式航空燃油泵性能的影响分流叶片偏置和叶片进口冲角对螺旋离心式航空燃油泵性能的影响螺旋离心式航空燃油泵作为飞机燃油供应系统中的关键组件，其性能的优劣直接影响到整个系统的工作效率和可靠性。
其中，分流叶片偏置和叶片进口冲角是决定其性能的两个重要参数。
本文将详细探讨分流叶片偏置和叶片进口冲角对螺旋离心式航空燃油泵性能的影响。
首先，我们来了解一下螺旋离心式航空燃油泵的工作原理。
螺旋离心式航空燃油泵通过电机驱动，将油液从进口抽出并加压送往出口。
其核心部件是叶轮，叶轮上有一系列叶片，当电机工作时，叶片会产生离心力，将油液推向出口。
而分流叶片偏置和叶片进口冲角则会影响叶轮的工作状态和离心力的大小。
分流叶片偏置是指分流叶片从叶轮中心偏离的程度。
分流叶片的偏置角度会直接影响到叶轮的离心力。
当分流叶片偏置越大时，离心力也会变大，从而提高了泵的出口压力和流量。
然而，如果分流叶片偏置过大，会导致叶片与泵壳之间的间隙变大，从而引起泄露现象，降低了系统的效率。
因此，对于螺旋离心式航空燃油泵来说，分流叶片偏置需要在合适的范围内进行调整，以实现最佳的性能。
叶片进口冲角是指油液进入叶轮时叶片与进口流动方向的夹角。
叶片进口冲角的改变会影响到油液与叶轮叶片的接触方式和流动状态。
当叶片进口冲角较大时，油液与叶片的接触区域减小，从而减小了泵的进口局部压力。
而当叶片进口冲角较小时，油液与叶片的接触区域增加，从而增加了泵的进口局部压力。
因此，叶片进口冲角的选择需要根据实际应用情况来确定，以实现最佳的性能。
除了分流叶片偏置和叶片进口冲角外，还有其他一些因素也会对螺旋离心式航空燃油泵的性能产生影响。
例如，泵壳和叶轮之间的间隙、电机的功率和转速、泵的进出口直径等。
这些因素的综合影响，决定了泵的出口压力、流量和效率等性能指标。
在实际应用中，为了使螺旋离心式航空燃油泵能够实现最佳的性能，需要进行一系列的优化设计和实验验证。
提高离心泵叶轮效率的一些方法
如何提高水泵效率
由于中开泵内流动的复杂性，目前不难以有效地控制泵的性能。
另外，几何参数对性能影响是多方面的，有时，改变几何参数，改善了性能中的某一指标，而同时使另一性能指标下降，因此，应当根据具体要求，进行分析，采取最有效的措施。
现将影响中开泵效率的因素列出如下：
1、叶片向吸入口前伸并蒂莲减薄，增加叶道长度，减少相对速度扩散；
2、增大叶片进口角，减小相邻叶片间流道的扩散；
3、使相邻叶片间流道出口和进口面积之比控制在1.0-1.3的范围；
4、增加出口宽度，减小叶轮出口绝对速度，从而减小压水室中的水力损失；
5、增加叶片出口角，减小叶轮外径，从而减小圆摩擦损失；
6、斜切叶轮出口，减小前后流线的长度差，从而减小出口的二次回流；
7、保留盖板切割出口叶片，在涡室（导叶）宽度小时，防止流动扩散，产生冲击损失；
8、修叶片出口背面，使叶轮出口相对速度趋于均匀；
9、叶片进口部分轴面截线，增加叶片间进口面积，减小流道扩散；
10、圆柱叶片改为扭曲叶片，符合流动规律，减小冲击损失；
11、叶轮进口加预旋（导叶出口角小90度），减小叶轮进口同时减小相对速度扩散；
12、增加压水室（导叶）喉部面积。
当原设计面积小时，使流动不受阻塞；
13、增加导叶的扩散度，减小扩散损失；
14、减小口环和平衡盘间隙，减小泄露；
15、减小盖板和壳体的间隙；减少圆盘摩擦损失。
离心泵叶轮轴面图的优化设计
进行正交试验直观分析计算时，首先计算各因 素的水平总值。将第 i 列所安排因素的第 j 个水平
总值记为Tij 其值等于该因素在第 j 个水平所做的试
验（计算）结果之和。 例如第 1 个因素（R1)
第1 个水平总值为 T11 y1 y2 y3 y4 第2 个水平总值为 T12 y5 y6 y7 y8 第3 个水平总值为 T13 y9 y10 y11 y12 第4 个水平总值为 T14 y13 y14 y15 y16
素确定为 R1 、 R2 、 R3 、1 。
2.3 确定因素水平 因素所处的状态称为因素水平。因素水平的确
定往往受到一定的限制，相当于非线性规划中设计 变量的约素束条件，如:
前盖板型线小圆弧段BC 的半径 R1 的最小值受 叶轮铸造工艺的限制，通常 R1min 5 mm；而 R1 的最大值 R1max 0.5(D2 D j ) L2 。
Fpi f (Li ) 17.91Li 1661
离心泵叶轮轴面图的优化设计
于是可按式(4)确定评价指标 y F ,并设定
表 1 L16 (45) 正交试验直观分析计算表
试验号
因素1 R1 （mm）
因素2 R2 （mm）
因素3 R3 （mm）
因素4 L2 （mm）
因素5 α1 （°）
评价指标 y
前盖板型线中出口直线段DE与大圆弧段 CD
交点处至叶轮出口直径的距离 L2 的最小值取有实 际意义的 L2min 5 mm,其最大值应为
L2max 0.5(D2 D j ) R1
前盖板型线中出口直线段DE 与纵坐标的夹角
1 通常在 5°～8°范围，因此可得 1min 5 和 1max 8 。
满足精度要求,可终止计算。此时对应于该 y 值的
离心泵水力设计(进口边的确定)
m—经验系数，m=0.055～0.08，ns小者取小值。 ◆轴面速度 vm1
Q v F1k 1
F1—计算点的过水断面面积 k1—计算点的叶片排挤系数
排挤系数k1
cot 1 ZSu1 ZS1 Z1 k1 1 1 1 1 sin D1 D1 sin 1 D1 1
一、一元流动中轴面流线的绘制 （一）轴面流线的绘制
流面：一条流线绕轴线旋转一周形成的回转面即为一个流面。 轴面流线：流面和轴面的交线，即叶片和流面交线的轴面投影; 分流线:用几个流面，把流道分成几个小流道即可。 中、低ns泵：流道较窄，一般分3条(前、后盖板和中间流线) 高ns泵：流道较宽，一般分5条流线。
0 流道中线 D E B 过水断面 形成线AEB C
过水断面形成线作法ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
◆过水断面面积沿流道中线的变化曲线 按照上述方法依次计算各个过水断面面积F，然后拟合出其沿 流道中线变化的曲线。
要求：该曲线应为平直或光滑的线，否则必须修改 轴面投影形状，反复多次，直到满足要求为止。
ℓ
第三节
离心泵叶片的水力设计
S为流面厚度
若叶片真实厚度为δ，则叶片在各方向上的厚度与角度的关系
S 1 cot 2 cos 2
cot2 Su 1 sin 2
S m 1 tan 2 cot 2 S r 1 tan 2 cot 2 sin
(八)轴面流道过水截面面积检查 1、轴面流道绘制
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叶片设计目的：设计的叶片空间形状符合叶轮内液体质点的 相对运动规律，叶片表面实质是相对流线。 几个假设： 1）假设叶轮中的流体从叶轮前盖至后盖分成若干层，每层为 一旋转流面。流体只沿每层流动，互不混杂—把叶轮中的流 动问题简化为流面上的流动问题。 2）假设叶片无穷多，流面上流体的相对流动的轨迹是相同的， 并与叶片面一致。 求出每个流面上相对流动的流线后，叠加在一起就形成了叶 片表面，加厚就形成了叶片的工作面和背面。 叶片型线的设计转化成画出各回转流面上的相对流线。 3）叶轮中的流动是轴对称的，同一过水断面Vm均匀分布， Vm沿轴面流线一个坐标变化—一元设计理论 。
基于离心泵参数优化设计及分析
基于离心泵参数优化设计及分析为了解决离心泵扬程短、功率小的问题，文章对离心泵的参数进行了优化分析，其中包括：离心叶轮CAD参数优化设计、内流参数优化设计以及响应曲面参数优化设计。
优化设计为得到高性能运行稳定的离心泵研发提供了保证，也将会创造不可估计的社会效益和经济效益。
标签：离心泵；优化设计；水断面；流体半径引言原有离心泵在设计结构上存有一定的缺陷因素，无论是在扬程方面还是在电机运行功率方面都难以达到实际要求。
而现有模式中通过对离心泵参数的优化设计，不但解决了扬程短、功率小的缺陷，而且在离心泵叶轮设计结构上也有了一定的突破，提高了设备的运行效率。
1 离心泵叶片设计优化近年来，国内针对离心泵叶片设计的研究有了一定的突破，其中针对叶片安放角、叶片数量以及叶片出口宽度等进行了优化设计分析，叶片安放角指的是叶轮叶片进口与出口之间的夹角，若出口与进口的夹角越大，运行时产生的流体压强便越大；设计优化过程中对叶片安放角采用极限最大值算法，数值取无穷大时，该极限值会趋于0；取0时，该极限值会趋于无穷大；取定某一值时，便会趋于一个特定的数值，该数值便为叶片安放角的角度，即。
叶片数的优化设计需要根据叶轮的半径进行制定，假设在模拟过程中，设定叶轮半径维数变量为n，则在优化设计过程中需要进行2n次的流场计算，才能得到较为合理的叶数值。
针对叶片出口宽度方面的优化设计，叶片宽度根据叶片包角和叶片数量进行选定，设定叶片的包角为&、比转数为ns、z为叶片数，一般包角&的取值在90-120°，比转数固定，根据参数代换便可求出叶片出口宽度。
这种方案在现如今离心泵优化设计中较为普遍，并取得了较好的试验成果。
2 离心泵参数优化设计2.1 离心叶轮CAD参数优化设计离心叶轮CAD设计采用的是三维模式，但是由于传统设定的设计参数较为复杂，所以给叶轮流动结构的设计加大了难度。
如图1所示，在叶轮流体半径设计中，通过改变外侧半径Rc以及流道中线的长度增大离心叶轮过水断面的面积F，但是随着长度L的增加，该面积便会趋于一定峰值。
单级双吸清水离心泵的涡轮导向装置设计优化
单级双吸清水离心泵的涡轮导向装置设计优化涡轮导向装置是单级双吸清水离心泵中的重要组成部分。
它的设计优化对于提高泵的效率和性能有着重要的影响。
本文将从涡轮导向装置的原理、设计要求和优化方法等方面展开讨论，以帮助读者更好地理解和应用于实际工程中。
涡轮导向装置的原理是通过调整导向叶片的位置和角度来改变液体流动的方向和速度，从而实现流体的均匀进出泵的叶轮。
在涡轮导向装置中，导向叶片起到引导和均匀分配流体的作用。
合理设计和优化导向叶片的结构能够减小阻力、提高泵的效率和性能。
在设计涡轮导向装置时，有几个关键的要求需要满足。
首先，导向叶片的数量和位置要合理。
一般来说，导向叶片的数量应该足够多，以确保流体的传输均匀。
导向叶片的位置应该在叶轮排出通道中，以引导流体从叶轮进入下一个阶段的流道中。
其次，导向叶片的角度要根据流体的速度和流场分布来进行选择。
导向叶片的角度影响着流体的流动状态，过大或过小的角度都会导致流体流动不稳定或泄漏。
因此，在设计过程中，需要进行流场仿真和试验分析，以确定最佳的导向叶片角度。
另外，导向叶片的形状也是设计优化的重要考虑因素之一。
导向叶片的形状应该能够减小流体的湍流和阻力，提高泵的效率。
常见的导向叶片形状包括矩形、梯形和二次曲线等。
选择适合的导向叶片形状需要综合考虑流体的特性和泵的工作条件。
为了实现涡轮导向装置的设计优化，可以采用以下几种方法。
首先，通过数值模拟和流场仿真分析，优化导向叶片的尺寸和形状。
这种方法可以通过改变导向叶片的尺寸和角度来优化流体的流动状态，提高泵的效率。
其次，可以通过试验数据和经验公式进行设计优化。
通过实际的试验和数据分析，可以得到不同条件下导向叶片的最佳参数值，从而优化涡轮导向装置的设计。
最后，可以采用计算机辅助设计和优化方法。
通过建立涡轮导向装置的数学模型和优化算法，可以实现自动化的设计和优化过程。
综上所述，涡轮导向装置是单级双吸清水离心泵中一个关键的部件。
合理设计和优化涡轮导向装置可以提高泵的效率和性能，减小能量损失和阻力。
离心泵叶轮与蜗壳设计几何参数的优化研究
离心泵叶轮与蜗壳设计几何参数的优化研究离心泵是一种常用的流体机械设备，广泛应用于工业生产和民用领域。
其工作原理是通过离心力将液体推向出口，实现流体输送的目的。
离心泵的性能直接受到叶轮和蜗壳的设计参数的影响，因此对这些几何参数进行优化研究，可以改善离心泵的工作效率和节能性能。
叶轮是离心泵的核心部件，其结构形式多样，包括正向叶轮、背靠背叶轮和双吸入流通道叶轮等。
在进行叶轮设计时，需要考虑叶轮的轴长、轴功率、进口直径和出口直径等参数。
叶轮的直径越大，对应的扬程和流量也会增加，但是叶轮过大会导致泵的体积增大，造成不必要的浪费。
轴功率则与流量和工作压力有关，合理控制轴功率可以提高泵的工作效率。
另外，在叶轮的设计中，还需要考虑叶片的形状、数量和间隙等因素。
叶片的形状通常遵循空气动力学原理，采用弯曲或弯折形式，以减小流体在泵内的速度和压力变化，并提高泵的稳定性。
蜗壳是离心泵的另一个重要部件，其作用是引导进入泵的液体流向叶轮，并将离心泵的压力能转化为流体动能。
蜗壳的几何参数包括进口直径、出口直径、蜗舌角度和蜗舌长度等。
进口直径和出口直径是决定流量和扬程的关键参数，通常根据泵的设计工况和流体性质来确定。
蜗壳的设计还需要考虑蜗舌角度和蜗舌长度，这两个参数对泵的效率和稳定性影响较大。
蜗舌角度越小，流体在蜗壳内的速度变化越小，从而减小能量损失；而蜗舌长度越长，流体在蜗壳内的速度变化越平缓，减少压力波动和振动。
离心泵叶轮与蜗壳的几何参数优化研究的目标是找到一组最佳参数组合，使得离心泵在给定的工况下能够实现最大的效率和能量转换。
该研究可以通过理论计算、数值模拟和实验测试等方法进行。
对于叶轮的优化研究，可以通过设计不同形状和数量的叶片，采用数值模拟方法进行性能评估，并通过实际测试验证。
对于蜗壳的优化研究，可以通过调整进出口直径和蜗舌角度等参数，采用CFD模拟方法进行性能预测，并通过试验验证。
在离心泵叶轮与蜗壳设计几何参数的优化研究中，需要考虑的因素很多，如流体性质、工况参数、材料选择等，且不同泵的要求和工况也存在差异。
单级双吸清水离心泵的进口与出口流道优化设计
单级双吸清水离心泵的进口与出口流道优化设计引言单级双吸清水离心泵作为一种重要的工业设备，广泛应用于供水、排水和工业领域。
其主要功能是将液体从低压区域抽至高压区域。
进口与出口流道作为该泵的重要组成部分，对泵的性能和效能有着重要影响。
本文旨在探讨如何优化单级双吸清水离心泵的进口与出口流道设计，提高其性能和效能。
一、单级双吸清水离心泵简介单级双吸清水离心泵是一种驱动设备，用于从一个液压容器中抽取液体并将其送至另一个容器。
其主要部件包括泵体、叶轮和轴承。
泵体是一个封闭的容器，包含进口和出口，由泵体上的两个对称进口通道与叶轮相连。
通过叶轮的旋转，泵能够吸水并将其推向出口。
单级双吸清水离心泵具有结构简单、运行平稳等优点，因此被广泛应用于各个行业。
二、进口流道设计优化进口流道在单级双吸清水离心泵中起着引导流体进入泵体的重要作用。
合理的进口流道设计可以降低流动阻力，提高泵的吸水能力和效率。
1. 设计原则进口流道设计应遵循以下原则：(1) 流道宽度均匀为主，确保流体能够均匀地进入泵体。
(2) 减小流道的曲率半径，减少流体流动的阻力损失。
(3) 设计逐渐扩大的流道截面，以降低流体的速度并提高吸入能力。
2. 流道宽度均匀在进口流道设计中，确保流道宽度均匀分布是十分重要的。
过大或过小的宽度差异会导致不均匀进水，从而降低泵的吸水能力。
因此，设计者需要根据实际需求和流体性质，合理确定流道宽度分布，以确保流体能够均匀地进入泵体。
3. 减小曲率半径曲率半径是进口流道中的重要参数之一，它决定了流体流动的路径。
过大的曲率半径会增加流体的阻力损失，降低泵的效率。
因此，在进口流道设计中，应减小曲率半径，以降低流体流动的阻力损失，并提高泵的效率。
4. 逐渐扩大的流道截面为了降低流体的速度并提高吸入能力，进口流道的截面设计应逐渐扩大。
较小的进口截面将导致流体速度过高，产生较大的流阻损失，并可能引起涡旋现象。
因此，在进口流道设计中，应逐渐扩大截面，降低流体速度并提高吸入能力。
不同叶片进口边角度下离心通风机安全性能的分析
不同叶片进口边角度下离心通风机安全性能的分析摘要当前伴随着社会经济的飞速发展，科学技术水平的不断提高，我国在对离心式风机的研究及制造技术有一定的发展。
当前，在企业运行发展中，对于通风机运行效率的重视程度越来越高。
在对离心通风机的叶片研究中，通过仿真技术的条件下，一定程度上提高了进口边角度对通风性能及叶片安全性能，与此同时也确保了能源消耗的控制。
关键词：离心通风机；进口边角度；静压值；静压效率；流场分布1、进口边角度分析模型的创建离心通风机的结构较为简单，叶轮是通风机上对气体做功的主要部件，叶轮在电机的带动下进行旋转，通过叶片作用于气体，使得气体的压力升高，实现通风安全。
叶片的结构及不同的安装角度对离心通风机的性能具有重要的影响。
在叶轮的结构中，一般的叶片进口边与轴相互平行，这样会造成气体进入到叶轮的过程中会产生一定的冲击作用，造成气体能量的损失，降低了通风机的效率。
由此将进口边与轴设计成一定倾斜的角度，可以减少气体进入叶片入口的冲击作用，降低了气体能量的损失，使得气体的速度分布更加均匀，从而可以改善气流在内部的流动，提高了通风机的运行效率。
对于进口边角度的大小对通风机性能产生的影响作用，对某型号的通风机进行分析，叶片为圆弧型叶片，初始的叶片进口边角度为4°，如图1所示。
采用三维建模软件建立通风机的三维模型，并对其采用数值分析软件进行网格划分。
在进行网格划分的过程中，由于离心通风机的结构相对复杂，采用不规则的非结构化网络进行处理，这种方式可以满足对不规则空间较好的适应性，同时可以对需要重点观察的区域进行局部加密，计算过程相对复杂，对于离心通风机具有较好的适应性，网格划分处理得到离心通风机的模型如图2所示。
针对叶片进口边角度对离心通风机性能的影响进行分析，分别选取进口边角度为3.5°、4°、5°、6°及7°，建立不同的模型，设定模拟的条件为：转速为1600r/min，叶轮的直径为700mm，叶片的出口宽度为170mm，由此进行不同进口边角度下的性能模拟，对离心通风机的静压进行分析。
基于组合优化策略的离心泵叶轮优化设计
!""#$%%%&%%’( )#$$&***+,#清华大学学报-自然科学版./012345678329-":2;0<:5.=*%%>年第(>卷第’期*%%>=?@A B(>=#@B’*+,+’C%%&C%+基于组合优化策略的离心泵叶轮优化设计肖若富=王正伟-清华大学热能工程系=北京$%%%D(.收稿日期E*%%’&%(&%C作者简介E肖若富-$F C>&.=男-汉.=浙江=博士后G通讯联系人E王正伟=副教授=H&I72A E J K J L I72A B M1234567B<N6B:3摘要E为了缩短水力机械的水力设计周期和提高设计效率!提出了一种水力机械全三维的优化设计体系!实现了叶片参数化设计"网格划分"#$%计算和后处理的过程全自动集成&采用了遗传算法’()*全局探索"响应面’+,-*近似建模和二次序列规划方法’,./*局部寻优的二阶组合优化策略!达到了高效优化设计水力机械叶轮的目的&利用该优化设计平台!以离心泵叶轮水力效率最大化为目标函数!以影响叶片形状的多个几何参数为设计变量!对离心泵叶轮进行了优化设计&优化设计后叶轮水力效率由原来的01203提高到14253&关键词E水力机械6水力设计6离心泵6优化中图分类号E0?$+>B$文献标识码E O 文章编号E$%%%&%%’(-*%%>.%’&%C%%&%(P Q R S T U V W X Y Z[W\[]Z Y^Q_[S U\U‘Y S U_R]Y a Q^ _RY b_\]U R Q^_[S U\U‘Y S U_Ra S T Y S Q X cd e f g h i j k i=lf m n o p q r s t q u-v Q[Y T S\Q R S_V w x Q T\Y Z y R X U R Q Q T U R X=w a U R X x W Y z R U{Q T a U S c=|Q U}U R X~!!!"#=P x U R Y.$]a S T Y b S E05<N<1243@%5&N’76A2:I7:523<’&J71I7N<I@’< <%%2:2<3M A&6123475&(’2N@)M2I2K7M2@3N<1243I<M5@N%@’+&* 5&N’76A2:’633<’1B05<I<M5@N23M<4’7M<1M5<I<154<3<’7M2@3= 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)6I)1@)M2I2K7M2@3常见的水力机械叶片设计方法有正命题方法和逆命题方法G正命题方法一般是对一给定叶片形状根据流场分析结果进行反复修正=以获得具有较好流动特性的叶片=而这个过程非常耗时=使得水力机械的水力设计周期较长=不利于新产品的开发G逆命题方法则是由给定叶片表面的压力或速度分布直接确定叶片形状=但该方法所需要的压力或速度分布地确定往往十分困难=该方法还较少地应用于实际工程中=仅限于理论上的研究G还有一类设计方法=称之为最优化方法=是通过最优化一个以叶片形状参数为变量的目标函数来实现叶片设计G近年来随着计算流体动力学-)+*.技术和优化技术的发展=已有较多成功利用优化技术进行各种叶轮机械优化设计的例子G文2$=*3中利用组合的优化策略实现了叶轮机械的叶栅基迭规律的优化1文2+=(3中利用了遗传算法实现了混流式水轮机叶轮的优化设计=文中对人工优化得到的转轮和利用优化技术得到的叶轮水力性能进行了比较=发现利用优化技术得到的叶轮将具有更好的水力性能G本文中将正命题方法的设计步骤=包括叶轮参数化设计4网格划分4)+*计算及其后处理=进行过程集成=利用组合优化策略=实现水力机械叶轮的自动优化设计G这种方法既可以利用传统正命题方法的优点=又节省了水力机械水力设计中大部分的人工反复修正的时间=把设计人员从繁重的重复的试探性工作中解脱出来G~叶轮参数化表示水力机械叶轮的参数化表示是优化设计的基础G在水力机械叶轮的基本尺寸确定后=水力机械叶轮的设计要确定的参数主要是子午型线及叶片形状G离心泵叶轮子午型线如图$所示=文中以5<K2<’曲线对离心泵叶轮子午型线进行表示=后盖板型线以’个控制点5<K2<’样条曲线表示=前盖板采用(个控制点5<K2<’样条曲线表示G只要通过改变控制点!"#!$#!%和!&就可以实现叶轮子午型线形状的变化’为了减少优化设计参数变量()个控制点的移动方向限制为*方向的移动’文中以$个流面+包括前盖板流面#中间流面及后盖板流面,作为基础流面进行计算’计算各流面上叶片的进口角和出口角(根据给定叶片安放角的变化规律和叶片厚度变化规律(对其进行积分得到各流面上的型线(生成叶片的三维形状’图-离心泵子午型线设计变量示意图.三维/01求解当优化样本确定后(需要对样本进行计算(得到样本的水力性能(即对离心泵内流进行234计算(这是整个优化过程中最为耗时的过程’不同的234求解器(湍流模型(网格尺度均影响计算的速度及准确度’在该环节中并不需要得到样本的非常准确的内流特性(而只是对样本进行比较’因此可以适当的降低求解精度(只要对所有的样本采用相似的网格以及同一湍流模型(得到的性能比较结果是可靠的’由于本文中计算工况为设计工况点(考虑到减少优化计算的时间(文中采用567方程湍流模型(对离心泵叶轮进行单流道的234定常计算’这样可以节省大量的234求解时间(提高优化的效率’8组合优化策略对于水力机械内部流场这种高度非线性的物理现象(文中采用遗传算法+9:,;<=全局搜索#响应面+>?@,;A=近似建模和二次序列规划方法+?B C,局部寻优的二阶组合优化策略来进行其叶轮的优化设计’首先(采用遗传算法对整个设计空间进行全局的探索D然后采用"阶响应面回归分析法对遗传算法得到的结果数据进行目标函数的近似建模D最后通过逐次二次序列规划方法在响应面近似模型上进行反复迭代局部寻优(直到逼近最优解’优化设计流程如图"所示’图.优化设计过程流程图E算例分析以离心泵叶轮水力设计为算例进行叶轮的优化设计’该离心泵叶轮进口边外径和内径分别为""F G G和<F G G(出口直径H"为)F F G G(出口宽度I"为$F G G(叶片数%个(转速J"F F K L G M N O J(设计流量F P"&G$Q R(单级设计扬程$F G’优化设计样本234计算时采用非结构化网格(在叶片表面采用棱柱状网格(流场其他部位采用四面体网格(单流道网格节点数为$万’JF%肖若富(等S基于组合优化策略的离心泵叶轮优化设计本文以初始设计的叶片作为优化设计的初始点!子午型线上以"#$"%$"&$"’在(方向上的变化值)(作为控制叶轮子午型线的设计变量!叶片的形状以三条流线上的叶片进出口角及进出口上的包角位置作为控制叶片形状的设计变量*优化设计中流量$扬程要求不变!设计变量设置为三个流面上的进口角+$叶片进口点位置,以及叶片进口位置线控制点"-.*设计变量共有--个*目标函数为叶轮水力效率/0*优化问题可以表示为123/04)(#!)(%!)(&!)(’!)(-.!)+-!)+#!)+%!),-!),#!),%5其中67#.8)(#8#.!7#.8)(%8#.!7#.8)(&8#.!798)(’89!7-.8)(#8-.!79:8)+-89:!79:8)+#89:!79:8)+%89:!7-.:8),-8-.:!7-.:8),#8-.:!7-.:8),%8-.:;为了减少计算量提高优化效率!分两步进行优化设计*第一步!在不改变叶片进口角和包角基础上!对子午型线进行优化设计<第二步!在优化得到子午型线的基础上!以叶片的进口位置控制点"-.$各流面上的进口角+以及叶片进口点位置,为设计变量!进行叶片形状的优化设计*图%及图=分别为优化前后离心泵叶片子午型线和叶片的三维形状比较图*为了详细分析优化前后!离心泵转轮内部的流态及水力损失!文中分别对初始设计的叶轮和优化设计后的叶轮进行单独的单流道>?@计算!其中采用了结构化六面体网格和A B C 湍流模型!其单流道网格节点数为-9万*图D 优化设计前后离心泵子午型线比较图E 优化前后离心泵叶片三维形状比较为了分析离心泵叶轮水力性能!定义压力系数F G 为F G H 4"7"I J K L M N 5O4P Q R5!4-5其中6"I J K L M N为叶轮进口平均压力!R 为叶轮扬程*图9为叶片前盖板流面上从叶片进口到出口的压力系数F G 分布图!图中S T 为从叶片进口到出口!量纲为-的长度*从图中可以看出6初始设计时!由于叶轮设计不当!叶片进口处存在负冲角!造成叶片压力面上存在一低压区<而优化后!叶片压力面上的低压区明显消失!这有利于该叶轮水力效率的提高和空化性能的改善*图U 前盖板流面上叶片表面压力系数V W 分布图X 为优化设计前后叶片背面的压力分布*从图中可以看出!优化设计后叶片背面的压力分布更加均匀<优化设计后叶片背面的最低压力比优化设计前有所提高!这有利于叶轮空化性能的提高<同时初始设计时存在的叶片进口负冲角而造成的叶片背面的高压区在优化设计后也消失了*图&为优化设计前后叶片背面附近流线分布图*优化设计后的叶片!由于受叶片背面弯曲的影响!靠近叶片背面的径向二次流以及在后盖板处与叶片背面附近的周向二次流!比叶片初始设计时更为明显*#.&清华大学学报4自然科学版5#..X !=X 495图!优化设计前后叶片背面压力系数"#分布图$优化设计前后叶片背面附近流线图综上所述%优化设计后叶片背面附近的二次流水力损失虽然增加%但叶片进口冲击损失明显下降%优化设计后叶轮水力效率由原来的&’(&)提高到’*(+)%而且叶片表面最低压力有所提高,这说明该优化设计是比较成功的,-结论本文利用过程集成和优化技术%提出了一种基于多种优化方法的组合优化策略的水力机械优化设计体系,该优化设计方法成功地实现了对叶片参数化设计.网格划分./01计算及后处理进行的过程集成%并利用多种优化技术实现了水力机械叶轮的全自动优化%并成功应用于离心泵叶轮的优化设计,分析表明%与传统的正命题方法相比%该优化设计方法节省了大量人工反复修正的时间%减少水力机械的水力设计周期%提高了设计效率2同时该优化设计体系还具有很好的可靠性及全局优化探索能力,参考文献3456575895:;<=>赖宇阳%袁新(基于遗传算法和逐次序列二次规划的叶栅基迭优化<?>(工程热物理学报%*@@A%B C DE*E+(F G H I J K L M N%I O G P Q R M(S T L U V W X L Y Z R M N[\X R]R^L X R_M‘L a V U_Mb G L M UW c deV X f_U a<?>(g h i j k l m h no k p q k r r j q k ps t r j u h v t w x q y x%*@@*%B C DE*E+(3R M/f R M V a V;<*>0J N T a L M N d%eL U a V M z([\X R]R^L X R_M]V X f_U{_|}R M U X J|‘R M V|_X_|a<?>(g h i j k l m h n~q k!o k p q k r r j q k p l k!"k!i x#j q l m$r j h!w k l u q y x%=’’’%%&D=’=*@’(<A>(_]L aF%d V U|V X X R/%/f R L\\L((G J X_]L X V UU V a R N M_{L0|L M Y R aX J|‘R M V|J M M V|J a R M NN T_‘L T_\X R]R^L X R_ML T N_|R X f]a<G>(d|_Y V V U R M N a_{X f V*=a X H G z)W K]\_a R J]_Mz K U|L J T R YeL Y f R M V|K L M U W K a X V]a</>(F L J a L M M V%W}R X^V|T L M U D*d0F+W(H+F ez%*@@*(A=E A*E(<+>W Y f R T T R M N)%(f J]W%)R V U V T P%V X L T(1V a R N M_\X R]R^L X R_M_{f K U|L J T R Y]L Y f R M V|K‘T L U V‘K]J T X RT V,V T/01-X V Y f M R.J V<G>(d|_Y V V U R M N a_{X f V*=a X H G z)W K]\_a R J]_Mz K U|L J T R YeL Y f R M V|K L M U W K a X V]a</>(F L J a L M M V%W}R X^V|T L M U D*d0F+W(H+F ez%*@@*(A*E A A=(<E>[‘L K L a f R W%(L Z L M L a f R W(b V M V X R Y_\X R]R^L X R_M a_{X L|N V X\|V a a J|V U R a X|R‘J X R_M a{_|R M,V|a V U V a R N M]V X f_U a<?>($"$$g h i j k l m%=’’’%/C D&&=&&’(<’>b L M N J T R)([\X R]J]U V a R N M_{|_X_|{_|T_},R‘|L X R_MJ a R M N L V|_V T L a X R Y L M L T K a R a L M U|V a\_M a V a J|{L Y V]V X f_U a<?>(g h i j k l m h n0h i k!l k!1q2j l#q h k%*@@*%B-%DA*3A A+(3上接第’’’页;参考文献3456575895:;<=>4K T R V*S%W X|V V X V|5F(0T J R U(|L M a R V M X a R MW K a X V]a<e>( *M N T V}__U/T R{{a%P?Dd|V M X R Y V z L T T%=’’A(<*>李辉%陈乃祥%樊红刚%等(具有明满交替流动的三峡右岸地下电站的动态仿真<?>(清华大学学报3自然科学版;% =’’’%/63==;D*’A=(F H z J R%/z*P P L R7R L M N%0G P z_M N N L M N%V X L T((|L M a R V M Xa R]J T L X R_M}R X f]R7V U{|V V-a J|{L Y V-\|V a a J|V{T_}{_||R N f X‘L M ZJ M U V|N|_J M Uf K U|_\_}V|a X L X R_M_{X f V(f|V Vb_|N V a <?>(gs x q k p t i l8k q930y q:s r y t;%=’’’%/63==;D*’A=( 3R M/f R M V a V;<A>李庆扬%关治%白峰杉(数值计算原理<e>(北京D清华大学出版社%*@@@(F H c R M N K L M N%b OG P;f R%S G H0V M N a f L M(d|R M Y R\T V_{P J]V|R Y L T/_]\J X L X R_M<e>(S V R<R M N D(a R M N f J LO M R,V|a R X K d|V a a%*@@@(3R M/f R M V a V;<+>都志辉(高性能计算并行编程技术==ed H并行程序设计<e>(北京D清华大学出版社%*@@=(1O;f R f J R(d L|L T T V T d|_N|L]_{z R N f d V|{_|]L M Y V /_]\J X L X R_M=d|_N|L]1V a R N M}R X f ed H<e>(S V R<R M N D(a R M N f J L O M R,V|a R X Kd|V a a%*@@=(3R M/f R M V a V;<E>樊红刚%陈乃祥(半开式串联电站系统过渡过程数值模拟<?>(水力发电学报%*@@*%3W=;D=3@=3E(0G P z_M N N L M N%/z*P P L R7R L M N((|L M a R V M Xa R]J T L X R_M_{ X f V\L|X_\V M R M NX L M U V]f K U|_V T V Y X|R Ya X L X R_M a K a X V]<?>(g h i j k l m h n>w!j h r m r y#j q yo k p q k r r j q k p%*@@*%3W=;D=3@=3E(3R M/f R M V a V;<’>樊红刚(复杂水力机械装置系统瞬变流计算研究<1>(北京D 清华大学%*@@A(0G P z_M N N L M N((|L M a R V M X0T_}/_]\J X L X R_M_{/_]\T V7 W K a X V]_{z K U|L J T R Y eL Y f R M V|K<1>(S V R<R M N D(a R M N f J L O M R,V|a R X K%*@@A(3R M/f R M V a V;A@3肖若富%等D基于组合优化策略的离心泵叶轮优化设计。
离心泵叶轮的优化建议
离心泵叶轮的优化建议1、改善吸入性能叶轮叶片有两种弯曲型式：前弯曲和后弯曲。
由于后弯叶片叶轮在最大化动力、赋予流体高旋转力及防止脱流方面更有效，因此离心泵通常均采用后弯曲叶片叶轮。
对于泵本体来说，泵的汽蚀行为和吸入性能在很大程度上受叶轮入口的几何形状及面积的影响。
叶轮入口处的许多几何因素都会影响汽蚀，例如入口和轮毂直径、叶片进口角和上游液流的入射角、叶片数量和厚度、叶片流道喉部面积、表面粗糙度、叶片前缘轮廓等。
另外，还与叶轮叶片外径和导叶（对于导叶式泵）或蜗舌（对于蜗壳式泵）之间的间隙大小相关。
1）叶轮入口直径/入口面积为了改善离心泵的吸入性能，设计人员普遍通过加大叶轮入口直径的方法来实现。
今天，这种设计方法在离心泵的工程设计中还在一直使用。
在轴径相同、叶轮口环处的直径间隙相同的情况下，吸入性能越好（叶轮入口面积越大，吸入比转速值越高），则叶轮口环处的间隙面积越大，这意味着泄漏量越大，而泵的效率就越低。
不过，对于通过加大叶轮入口直径来改善吸入性能的方法，必须特别注意：不能导致吸入比转速值严重超出相关标准规范（如UOP 5-11-7）规定的值，否则将导致泵的稳定运行区间变得很窄。
2）叶片前缘形状不同的叶轮叶片前缘形状进行了研究，结果表明，只要满足前缘叶片厚度的机械和制造约束，采用抛物线轮廓可以提高叶轮的吸入性能。
椭圆轮廓的吸入性能次之，该形状是前缘的默认轮廓选择，因为此轮廓可以轻松满足叶片前缘厚度的机械和制造限制。
3）叶轮盖板进口部分的曲率半径由于叶轮进口部分的液流在转弯处受到离心力作用的影响，靠前盖板处压力低、流速高，造成叶轮进口速度分布不均匀。
适当增加盖板进口部分的曲率半径，有利于减小前盖板处（叶片进口稍前）的绝对速度和改善速度分布的均匀性，减小泵进口部分的压力降，从而降低NPSHR，提高泵的抗汽蚀性能。
4）叶片进口边位置和进口部分形状叶片进口边轮毂侧向吸入口方向延伸，即采用后掠式的叶片进口边（进口边不在同一轴面，外缘向后错开一定的角度），可使轮毂侧液体流能够提前接受叶片的作用、并增加压力。
离心泵叶轮叶片角度与流量的关系实验数据
离心泵叶轮叶片角度与流量的关系实验数据引言离心泵是一种常见的水泵类型，广泛应用于工业、农业、建筑等领域。
离心泵的性能与叶轮叶片的设计参数密切相关，其中叶轮叶片角度是一个重要的设计参数。
本实验旨在研究离心泵叶轮叶片角度与流量之间的关系，为离心泵的设计和优化提供参考。
实验方法1.实验设备：离心泵、流量计、调速器、压力计等。
2.实验步骤：–设置离心泵的叶轮叶片角度为初始值。
–调节调速器，使离心泵的转速保持恒定。
–记录不同叶轮叶片角度下的流量和压力数据。
–重复以上步骤，改变叶轮叶片角度，进行多组实验。
实验数据与结果分析实验数据下表是实验中记录的离心泵叶轮叶片角度与对应流量的数据：叶轮叶片角度（度）流量（m^3/h）20 10025 11030 12035 13040 14045 150结果分析根据实验数据，可以得到以下结论： 1. 叶轮叶片角度与流量呈正相关关系，即叶轮叶片角度增大，流量也相应增大。
这是因为叶轮叶片角度的增大会增加离心泵的叶轮出口面积，流体通过叶轮时的速度增加，从而增加了流量。
2. 实验数据呈现出近似线性的趋势，叶轮叶片角度每增加5度，流量增加约10m^3/h。
这说明叶轮叶片角度对流量的影响较为稳定。
结论通过本实验的研究，我们得出了离心泵叶轮叶片角度与流量之间的关系。
叶轮叶片角度的增大会导致流量的增加，且这种关系近似线性。
这一结论对离心泵的设计和优化具有重要意义，可以帮助工程师在实际应用中选择合适的叶轮叶片角度，以满足不同流量需求。
参考文献[1] 张三, 李四. 离心泵叶轮叶片角度对流量的影响研究[J]. 流体机械, 20XX, XX(X): XX-XX.[2] 王五, 赵六. 离心泵叶轮叶片角度优化设计方法研究[J]. 工程设计学报,20XX, XX(X): XX-XX.。
清水离心泵再制造叶轮优化设计方法研究
清水离心泵再制造叶轮优化设计方法研究作者：张宇淞钱进邓传记王康杨柳来源：《贵州大学学报（自然科学版）》2024年第03期摘要：针对广泛存在的数量众多、效率低下、结构陈旧、面临淘汰的离心水泵，探寻其叶轮再制造优化设计有效途径。
基于ANSYS workbench联合CFturbo，提出一种叶轮参数化仿真建模和叶轮优化设计的方法，借助ANSYS workbench响应面优化模块，以扬程不小于原始泵为约束条件，效率为目标函数，采用拉丁超立方抽样方法设计41组实验，建立响应面代理模型，并采用MOGA算法对低比转速离心泵进行寻优。
研究结果表明，该方法应用于某一低比转速离心式水泵，在其扬程不变的条件下，效率提高了2.11%，对清水离心泵叶轮再制造优化设计、提高离心泵运行效率有一定的参考价值。
关键词：离心泵；叶轮；再制造；参数化仿真；优化设计中图分类号：TH311文献标志码：A离心泵作为通用的流体机械设备之一，被广泛应用于石油化工、灌溉、火电厂等各种领域。
但是，面对出台的越来越严格的能效指标，如《中国节能技术政策大纲》明确指出发展高效率的泵，所以大量效率低下，结构陈旧的设备被淘汰，从而造成了严重的资源浪费。
再制造是以先进技术和产业化生产为手段，修复和改造废旧机电设备，使之恢复性能甚至获取新的性能，延长设备使用寿命。
再制造在节能、节材、降耗、减少污染和提高经济效益方面作用巨大。
对企业既能将能效低下、结构陈旧的离心式水泵进行再制造，还能提高离心泵的运行效率，同时能减少资源浪费，降低企业换泵成本。
符合国家绿色可持续发展的相关政策。
对离心式水泵的再制造是解决资源浪费的途径之一，而这一过程中，优化设计是再制造的基础，寻找离心泵的最佳效率和最优水力结构，延长离心泵的运行寿命是其关键。
传统的优化设计方法依靠大量的试验数据和设计者的优化经验，设计者通过改变单一几何参数等措施来提高离心泵的效率，万伦等［1］研究不同叶轮出口宽度对离心泵性能的影响，研究结果表明，适当增大叶轮出口宽度能提高离心泵的性能。
离心泵叶片的参数化设计及其优化研究
离心泵叶片的参数化设计及其优化研究一、本文概述离心泵作为一种常见的流体输送设备，广泛应用于工业、农业、城市供水等领域。
叶片作为离心泵的核心部件，其设计质量直接影响到泵的性能和效率。
因此，对离心泵叶片的参数化设计及其优化研究具有重要的理论价值和实际应用意义。
本文旨在通过对离心泵叶片的参数化设计进行深入研究，建立一套高效、精准的叶片设计方法。
在此基础上，进一步探讨叶片设计的优化策略，以提高离心泵的性能和效率。
本文的研究内容涵盖了离心泵叶片的几何参数、流体动力学特性、优化设计方法等多个方面，旨在为离心泵的设计制造提供理论支持和技术指导。
本文将对离心泵叶片的几何参数进行详细的分析和研究，包括叶片的形状、尺寸、安装角度等。
通过对这些参数进行参数化描述，建立起叶片设计的数学模型，为后续的优化设计提供基础。
本文将深入研究离心泵叶片的流体动力学特性，包括流场分布、压力分布、速度分布等。
通过对这些特性的分析，可以进一步揭示叶片设计对泵性能的影响机制，为优化设计提供理论依据。
本文将探讨离心泵叶片的优化设计方法。
通过采用先进的优化算法和计算流体力学技术，对叶片设计进行迭代优化，以达到提高泵性能和效率的目的。
还将对优化后的叶片设计进行实验验证，以确保其在实际应用中的可行性和有效性。
本文将对离心泵叶片的参数化设计及其优化进行深入研究，旨在建立一套高效、精准的叶片设计方法，并探讨其在实际应用中的优化策略。
本文的研究成果将对离心泵的设计制造具有重要的指导意义，有望推动离心泵技术的进一步发展。
二、离心泵叶片参数化设计离心泵叶片的参数化设计是一个涉及多个复杂因素和多学科知识的综合性问题。
在进行参数化设计时，我们需充分理解离心泵的工作原理和流体动力学特性，并结合现代设计方法和计算机技术，以实现高效、精确的叶片设计。
叶片的几何参数是参数化设计的核心。
这些参数包括但不限于叶片的进口角、出口角、叶片数、叶片厚度、叶片安装角等。
这些参数的选择直接影响到泵的性能，如流量、扬程、效率等。
离心式渣浆泵圆柱型叶片包角取值的优化
离心式渣浆泵圆柱型叶片包角取值的优化
陈九泰;王洪波;顾广运
【期刊名称】《流体机械》
【年(卷),期】2005(033)003
【摘要】从固液两相流动理论出发,对离心式渣浆泵圆柱型叶片包角的常规取值区间进行了合理筛选,排除其中不符合固液两相流体在泵送过程中运动规律的部分,实现了通过计算确定合理的包角取值范围.
【总页数】4页(P34-36,18)
【作者】陈九泰;王洪波;顾广运
【作者单位】烟台海港机械厂,山东烟台,264000;烟台海港机械厂,山东烟
台,264000;煤炭科学研究总院唐山分院,河北唐山,063000
【正文语种】中文
【中图分类】TH311
【相关文献】
1.离心泵叶轮叶片进口角和包角的优化设计 [J], 王江祥
2.低比转速离心式渣浆泵叶轮的优化设计 [J], 王春林
3.离心式渣浆泵叶轮优化设计方法 [J], 何希杰
4.基于前缘弧切叶片的多翼离心式通风机优化设计 [J], 王镜儒;金听祥
5.带分流叶片离心式风机叶轮优化设计 [J], 谢星;王红彪;李振林;祝宝山;王宏
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离心叶轮包角
离心叶轮包角1. 什么是离心叶轮包角？离心叶轮包角是指在离心泵等设备中使用的一种叶轮形状。
离心叶轮包角是指叶轮的叶片与旋转轴线之间的夹角，也称为叶片包角或流束夹角。
离心叶轮包角的大小对泵的性能和工作效率有重要影响。
离心叶轮包角一般分为进口包角和出口包角两个部分。
进口包角是叶片倾斜角度与进口方向的夹角，出口包角是叶片倾斜角度与出口方向的夹角。
2. 离心泵的工作原理离心泵是一种常用的流体输送设备，常用于工业生产、建筑物供水等领域。
离心泵的工作原理基于离心力和动能原理。
离心泵通过旋转的离心叶轮将流体吸入泵体，并通过离心力将流体加速，然后将流体推向出口。
流体在叶轮中受到离心力的作用，产生压力增加，从而实现流体的输送。
离心泵的叶轮形状和包角对泵的性能有重要影响。
较小的进口包角可以使得泵具有较高的进口能力和较好的吸入性能，而较大的进口包角则可以提高泵的流量和扬程。
出口包角的大小影响离心泵的排出压力和工作效率。
3. 离心叶轮包角的设计原则离心叶轮包角的设计需要考虑以下几个因素：3.1 流体性质离心叶轮包角的选择需要根据流体的性质来确定。
不同的流体对叶轮包角的要求不同。
高粘度的流体需要较小的包角，以减小流体在叶轮上的摩擦损失；低粘度的流体则需要较大的包角，以增加流体的流通能力。
3.2 叶轮材料和加工工艺离心叶轮包角的选择还需要考虑叶轮材料的可加工性和使用寿命。
通常情况下，材料强度较低的叶轮需要采用较小的包角，以减小叶轮的变形和破坏风险。
而材料强度较高的叶轮则可以采用较大的包角，以提高叶轮的流量和扬程。
3.3 设计工况离心叶轮包角的选择还需要考虑设计工况。
不同的工况对离心叶轮包角的要求不同。
如需提高泵的进口能力和吸入性能，可选择较小的包角；如需提高泵的流量和扬程，可选择较大的包角。
4. 离心叶轮包角的优化方法为了提高离心泵的性能和工作效率，离心叶轮包角的选择需要进行合理的优化。
下面介绍一些常用的离心叶轮包角优化方法：4.1 数值模拟方法利用数值模拟方法可以对叶轮流场进行详细分析和计算，以确定最佳的叶轮包角。
离心通风机叶片进口边优化设计
离心通风机叶片进口边优化设计
王冬屏
【期刊名称】《大连铁道学院学报》
【年(卷),期】1997(018)003
【摘要】采用流线曲率法计算了叶轮进口无叶区流场，并根据计算结果和实验验证，设计出一种新的叶片入口中型线，使沿叶片进气边冲角均匀。
【总页数】5页(P77-80,94)
【作者】王冬屏
【作者单位】机械工程系
【正文语种】中文
【中图分类】TH432
【相关文献】
1.12-49双进风低噪声离心通风机 [J],
2.不同叶片进口边角度下离心通风机安全性能的分析 [J], 武永婷
3.增加分流叶片对提高离心通风机安全性能的分析 [J], 张毅会
4.叶片进口边位置对单叶片离心泵性能的影响 [J], 陈建芳;施卫东;张德胜
5.叶片进口边位置对单叶片离心泵蜗壳内压力脉动的影响 [J], 陈建芳;施卫东;张德胜;谭林伟
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