离心泵优化方法

　　离心泵优化方法

　　优化是从众多可行的解决方案或方法中选择其中一个合适的，并且各项要求要达到最优化的过程。优化是当前水泵设计之中比较感兴趣问题之一，也是能够使离心泵优良性能得到实现的主要措施。现代离心泵优化技术主要有三方面：优化控制、优化设计、优化试验。常用的优化方法有：试验优化、进化优化、直觉优化和数值模拟优化等。

　　1 试验优化设计

　　直到迄今为止，泵技术是仍是一门半经验半理论的学科，试验在水泵发展中具有非常重要的地位。我国在工业上所使用的离心泵设计方法仍主要采用传统的以水力模型为主的相似换算法，这种方法是基于Euler 理论、一元理论以及流动相似理论的水力设计方法，所选水力模型的准确性和适用性决定了泵产品的设计成败，这需要大量可靠的资料和丰富的经验。国外广泛应用的一种技术很适用于泵的研究，那就是正交试验设计技术。用正交试验法研究了主要的几何参数对泵性能的影响。

　　2 速度系数法优化设计

　　速度系数法是通过建立大量优秀的水模统计基础之上的相似换算法，通过对现有的模型和速度系数进行完善，从而达到优化设计的目的。这种设计方法可以吸收先进的模型，而且可以及时优化诸多系数，能够较好的保持泵的设计先进水平。但是，这种方法由于受到现有模型及经验的限制，难以有突破性的进展。用多远逐步回归分析方法对离心泵叶轮主要的几何尺寸进行了统计，并推荐了一些计算公式。采用速度系数法对离心泵叶轮进行了优化，优化后的叶轮有良好的水力效率和气蚀性能。严敬[38]等用数值分析的方法得到了国外最新速度系数曲线的插值函数，为离心泵设计吸取国外先进技术提供便利。

　　3 损失极值法优化设计

　　怎样提高离心泵的使用效率，从来都是泵工作者的重要研究课题，并且离心泵的优化设计最主要的目的就是提高离心泵的效率，就是使离心泵的各种损失最小。因此，优化设计的一种思路便是建立各种损失i h 和泵的几何形状 i x 之间的关系，所谓优化，即在保证设计工况上的要求，如扬程H 与流量Q 等的情况下，通过1 2 x , x …的不同组合使得最小。这种方法就是损失极值法。英国国家工程实验室NEL 已经将该方法用于混流泵和离心泵的工程设计。

　　4准则筛选法优化设计

　　反-正-反优化计算法(Inverse problem-positive problem-inverse problem calculation)简称为准则筛选法。这种方法是在对离心叶轮内流体机理分析的基础上，建立诸多减少损失和控制性能指标的目标函数，从而确定结构参数以及流道形状的各种组合，从中筛选出最佳方案。这种方法可以弥补损失极值法的不足，但是因为理论基础不完善，各种准则需要定性分析和经验判断。

　　5 CFD流场数值模拟及CAD优化设计方法

　　正如前述，近年来已经有大量的泵内部流动测试的结果得出借助先进的流动测试技术，人们逐渐认识泵内各种复杂流动现象。在三维流场计算基础上的离心泵优化设计正日益得到泵界的重视。现在，以无粘性不可压缩三维流动计算为基础的设计方法已经步入了实用阶段。现在以一维理论进行初步的造型设计，以三元流动计算进行泵的性能预测的优化设计方法逐渐成型。这种方法结合CAD技术，能够有效的节约成本、缩短开发周期。