水泵設計原理與創(chuàng )新技術(shù)分析（上）

水泵設計原理與創(chuàng )新技術(shù)分析（下）

4.泵產(chǎn)品CAD系統設計與開(kāi)發(fā)
（1）基于軟件工程學(xué)的概要設計，完成了離心泵CAD系統、混流泵CAD系統和軸流泵CAD系統的整合，使其成為一個(gè)完整、規范的泵產(chǎn)品CAD系統，拓展了系統的強壯性和可拓展性。
（2）基于一元設計理論，利用工程數據庫和曲線(xiàn)參數化技術(shù)，實(shí)現離心泵、混流泵的葉輪水力設計CAD系統。
（3）提出一種新的軸面流網(wǎng)求解方法，即把正交網(wǎng)格生成技術(shù)應用于水泵葉輪液流斷面的求解中。
（4）實(shí)現了用參數曲線(xiàn)描述泵水力設計曲線(xiàn)中流線(xiàn)展開(kāi)線(xiàn)和軸面流線(xiàn)，建立了流線(xiàn)展開(kāi)線(xiàn)和軸面流線(xiàn)與 空間流線(xiàn)對應關(guān)系的數學(xué)模型。
（5）在上述工作基礎上，通過(guò)二次開(kāi)發(fā)并利用MFC與Pro/E結合，基本建立了泵葉輪葉片三維參數化實(shí)體造型系統。

5.數值網(wǎng)格生成技術(shù)及泵內流場(chǎng)的數值計算
（1）對偏微分方程（Partial Differential Equation, PDE）數值網(wǎng)格生成中非線(xiàn)性系數α、β、γ進(jìn)行理論分析，并推導出其對于控制網(wǎng)格幾何意義。
（2）根據所得β的幾何意義，提出一種新的源項給定方法以控制網(wǎng)格正交。
（3）采用Numman邊界條件的給定方法，實(shí)現對網(wǎng)格正交的控制。
（4）根據所得α、γ的幾何意義，較好地實(shí)現對網(wǎng)格疏密的控制。
（5）綜合（3）、（4），用二步法實(shí)現了網(wǎng)格正交和疏密分布的控制。
（6）對水泵三維離心葉輪進(jìn)行了全三維蒙古性數值模擬，通過(guò)對流場(chǎng)計算結果的分析和總結，發(fā)現水泵設計過(guò)程中所存在的問(wèn)題，提出了對設計過(guò)程的改進(jìn)措施。

6. 泵性能預測、優(yōu)化及反問(wèn)題設計
（1）建立了離心泵性能預測的損失模型。
（2）提出了葉輪主要幾何尺寸的理論計算法與性能預測相結合的循環(huán)迭代確定方法。該方法集最新水泵設計理論與性能預測一體，可實(shí)現水泵的優(yōu)化設計。
（3）針對葉片進(jìn)口邊為徑向和軸向兩種情況，推導出了葉輪最佳進(jìn)口直徑的計算公式，并提出了兼顧效率和汽蝕的葉輪最佳進(jìn)口直徑選取原則。為基于多參數的水泵性能整體影響的優(yōu)化研究提供了更加可靠的約束條件。
（4）計算并分析了設計和非設計工況下水泵幾何和運行參數對其性能的影響及各種損失的分布情況，提出了改進(jìn)設計原則。
（5）基于流函數和勢函數自然正交的數理特性，提出了通過(guò)有限元法直接求解流函數和勢函數方程得到軸面流線(xiàn)和過(guò)流斷面線(xiàn)，所生成的曲線(xiàn)滿(mǎn)足水力設計要求，其物理解又可作為流場(chǎng)計算的初場(chǎng)，加快收斂速度。
（6）采用優(yōu)化設計法將泵的基本流動(dòng)理論與計算流體力學(xué)、優(yōu)化技術(shù)等有機結合，根據不同的設計要求來(lái)確定目標函數，在充分考慮多種設計約束的條件下，尋求不同流動(dòng)和幾何參數的最佳結合。