離心泵優(yōu)化方法

　　優(yōu)化是從眾多可行的解決方案或方法中選擇其中一個合適的，并且各項要求要達到最優(yōu)化的過程。優(yōu)化是當前水泵設計之中比較感興趣問題之一，也是能夠使離心泵優(yōu)良性能得到實現(xiàn)的主要措施。現(xiàn)代離心泵優(yōu)化技術主要有三方面：優(yōu)化控制、優(yōu)化設計、優(yōu)化試驗。常用的優(yōu)化方法有：試驗優(yōu)化、進化優(yōu)化、直覺優(yōu)化和數(shù)值模擬優(yōu)化等。

　　1 試驗優(yōu)化設計

　　直到迄今為止，泵技術是仍是一門半經(jīng)驗半理論的學科，試驗在水泵發(fā)展中具有非常重要的地位。我國在工業(yè)上所使用的離心泵設計方法仍主要采用傳統(tǒng)的以水力模型為主的相似換算法，這種方法是基于Euler 理論、一元理論以及流動相似理論的水力設計方法，所選水力模型的準確性和適用性決定了泵產(chǎn)品的設計成敗，這需要大量可靠的資料和豐富的經(jīng)驗。國外廣泛應用的一種技術很適用于泵的研究，那就是正交試驗設計技術。用正交試驗法研究了主要的幾何參數(shù)對泵性能的影響。

　　2 速度系數(shù)法優(yōu)化設計

　　速度系數(shù)法是通過建立大量優(yōu)秀的水模統(tǒng)計基礎之上的相似換算法，通過對現(xiàn)有的模型和速度系數(shù)進行完善，從而達到優(yōu)化設計的目的。這種設計方法可以吸收先進的模型，而且可以及時優(yōu)化諸多系數(shù)，能夠較好的保持泵的設計先進水平。但是，這種方法由于受到現(xiàn)有模型及經(jīng)驗的限制，難以有突破性的進展。用多遠逐步回歸分析方法對離心泵葉輪主要的幾何尺寸進行了統(tǒng)計，并推薦了一些計算公式。采用速度系數(shù)法對離心泵葉輪進行了優(yōu)化，優(yōu)化后的葉輪有良好的水力效率和氣蝕性能。嚴敬[38]等用數(shù)值分析的方法得到了國外最新速度系數(shù)曲線的插值函數(shù)，為離心泵設計吸取國外先進技術提供便利。

　　3 損失極值法優(yōu)化設計

　　怎樣提高離心泵的使用效率，從來都是泵工作者的重要研究課題，并且離心泵的優(yōu)化設計最主要的目的就是提高離心泵的效率，就是使離心泵的各種損失最小。因此，優(yōu)化設計的一種思路便是建立各種損失i h 和泵的幾何形狀 i x 之間的關系，所謂優(yōu)化，即在保證設計工況上的要求，如揚程H 與流量Q 等的情況下，通過1 2 x , x …的不同組合使得最小。這種方法就是損失極值法。英國國家工程實驗室NEL 已經(jīng)將該方法用于混流泵和離心泵的工程設計。

　　4準則篩選法優(yōu)化設計

　　反-正-反優(yōu)化計算法(Inverse problem-positive problem-inverse problem calculation)簡稱為準則篩選法。這種方法是在對離心葉輪內(nèi)流體機理分析的基礎上，建立諸多減少損失和控制性能指標的目標函數(shù)，從而確定結(jié)構(gòu)參數(shù)以及流道形狀的各種組合，從中篩選出最佳方案。這種方法可以彌補損失極值法的不足，但是因為理論基礎不完善，各種準則需要定性分析和經(jīng)驗判斷。

　　5 CFD流場數(shù)值模擬及CAD優(yōu)化設計方法

　　正如前述，近年來已經(jīng)有大量的泵內(nèi)部流動測試的結(jié)果得出借助先進的流動測試技術，人們逐漸認識泵內(nèi)各種復雜流動現(xiàn)象。在三維流場計算基礎上的離心泵優(yōu)化設計正日益得到泵界的重視。現(xiàn)在，以無粘性不可壓縮三維流動計算為基礎的設計方法已經(jīng)步入了實用階段。現(xiàn)在以一維理論進行初步的造型設計，以三元流動計算進行泵的性能預測的優(yōu)化設計方法逐漸成型。這種方法結(jié)合CAD技術，能夠有效的節(jié)約成本、縮短開發(fā)周期。