Ｑ
ｃ ． ＞９ ０。
Ｑ
图 ２ 叶片 出口角 对 泵性 能 的影响
１ ２ 叶轮 出 口宽 度 ｂ ． ：的影 响 叶轮 出 口宽 度 ｂ 对泵 性能 曲线 的影 响如 图 ３
不低的。在机械损失 中， 轴承和密封损失功率所 占比重不大 ， 而且泵的比转数越低 ， 其轴承和密封 损失越小 。目前圆盘摩擦损失 Ⅳ 常采用下式估
（ 试验 室为 Ｂ级 ） 图 １所 示 。 由图 １可 以看 如
泵 的特性曲线的差别是液体在泵 内不同运动 状态的外部表现形式 ， 而运动状 态是 由泵过流部 件的几何形状决定的。下面就叶轮出口几何参数 对泵特性曲线及效率 的影响进行分析。
１ １ 叶片 出 口角 Ｊ ． Ｂ ２的影 响 叶片 出 口角 对 泵 性 能 曲线 的 影 响 如 图 ２
化设计 。结果表 明， 优化后叶轮 的圆盘摩擦损 失有较为显著的下 降， 泵的效率有所提 高。
关 键 词 离 心 泵 中图分类号 叶轮 优 化 设 计 文献标识码 Ａ 文章编 号 ０ ５ －０４ ２ １ ） ２０ ６ －５ ２ ４６ ９ （ ０ ０ ０ －１５０ Ｔ ０ １２ Ｑ ５．１
图 １ Ｌ ５ ．６ Ｂ ０ １ ０型 离心泵原 设 计泵性 能 试验 曲线
离心泵效率为 目标 的叶轮优化设计数学模 型， 对 Ｌ ５ －６ 离心 泵 的 叶 轮 直 径 和 出 口几 何 参 数 Ｂ ０１０型 进行 了优化设计 ， 实现从静态分析向动态分析、 从
按 经验设 计 向优化 设计 的转变 。 １ 原 设计泵 性 能 曲线的 分析 Ｌ ５—６ Ｂ０１０型离 心 泵 原 设 计 泵 性 能 试 验 曲线
传统的离心泵设计方法是建立在一元理论和 相似理论基础上的模型换算法 和速度系数法 ， 速 度系数法和模型换算法实质上是相同的。目前国 内资料 大 多 基 于 Ｓｅｎｏ 早 期 统 计 结 果 … 。 国 ｔｐｎｆ
外 目前应 用较 多 的是 Ｌ ｂｎｆ在 ２ 纪 ９ ｏａｏ Ｏ世 Ｏ年代
Ⅳ， Ｗ ｋ
２ １ 函数 的确 定 ．
图 ３ 叶轮 出 口宽度 ｂ 泵性 能 曲线的影 响 对
２ 叶轮优 化设 计数 学模 型的 建立
由上 分 析可 知 ， 心 泵存 在 的主 要 问题 是 泵 离
的效率较低。因此 ， 本文对叶轮的优化设计以提
高泵效率为 目标。为了提高泵 的效率 ， 就必须尽 量减小泵 中的各种能量损失。泵在把机械能转化 为液体能量的过程 中， 伴有水力损失、 容积损失和
４ ３
发表的回归曲线 ， 国内还 缺乏相关介绍与分 ｊ但
析。
２ １
０
０ ０
１ ０
２ ０
８ ｍ。 ｈ ０ Ｑ／ ・
本文以离心泵叶轮转子原设计参数为基础建
立 有 限元计 算模 型 ， 在对 原 设 计 泵 试 验 性 能 曲线 分 析 的基础 上 ， 立 了 以减小 圆盘 摩擦 损失 、 高 建 提
因此 ， 为获 得下降的特性曲线 ， 不宜选过 大的
角。综合考虑 ， 泵叶片出 口角可取 ２ ． ３ 。 ２５— ８
周玉丰 ， ，９ ３年 １ 男 １７ ２月生 ， 副教授 。四川省广元 市 ，２ ０ ７ ６８１。
１６ ６
化
工
机
械
２１ ０ ０年
Ｑ
ａ ． ＜９ ０。 ｂ ２＝９ ． ０。
第３ 卷 ７
第 ２期
化
工
机
械
１５ ６
基 于 Ａ Ｓ Ｓ的 离心 泵 叶 轮 优 化 设 计 Ｎ Ｙ
周 玉丰 燕杰春 方 毅
（ 四川信息职业技术学 院）
摘
要
在 对原设计 泵试验性能 曲线分析 的基础 上 ， 建立 了以减 小圆盘摩擦 损失、 高 离心 泵效率 为 目 提
标 的叶轮优化设计数 学模 型 ， 用有 限元分析软件 Ａ Ｓ Ｓ 离心泵 的叶轮 直径 和 出 １几何参数进 行优 利 ＮＹ 对 ５ ／
降变为平坦 ， ３ 过了某个 区间后 ， 当／ 再增大时， 特 性 曲线 出现 驼峰 如 图 ２ 、 示 。选 择 大 的 以 ｂｃ所
增加扬 程 ， 小 ， 而减 小 圆盘摩 擦 损 失 ， 高 减 从 提 泵的效率。但增大 角， 在相同流量下叶轮出 口
速度增加 ， 压水室的水力损失增加 ， 并且在非设计 流量下冲击损失增加 ， 容易使特性曲线出现驼峰。
所示 。图 中 为 理 论 扬 程 ， 为 理 论 流量 。 Ｑ
从很 小 的角度 起逐 渐 增 大 时 ， 性 曲线 Ｑ 由陡 特
出 ， 口曲线 为稳定 的平 坦 曲线 。 ｒＱ的高效 区较 宽 ， ０ｍ ／ ） 效 ／ 一 轴 功 率 曲线 Ｎ Ｑ随流量 的增 大 而上 升 ， 应 设 计 点 － 对 的效率为 ６ ％。按 Ｂ级试验要求 ， ４ 泵对应 于设计 点的效率应不低 于规定值 的 ０ ９ ２ 即 Ｌ ５ ． ０ ．７ ， Ｂ ０１ ６ 泵对 应 设 计 点 的 效 率 应 不 低 于 ０ ９２Ｘ６ ％ ＝ ． ７ ４ ６％ 。因此 ， ２ 原设计泵的主要问题为效率较低 ， 达 不 到设计 要求 。
由此可 知 ， 盘 摩 擦 损 失 圆
正 比于 叶轮 直
径 的 ５次 方 ， 因此 叶轮 直 径 的微 小 增 加 也 会 引起
Ｑ
圆盘摩擦损失 的迅速上升。为了使低 比转数泵产 生较高的扬程 ， 叶轮直径必须较大， 则圆盘摩擦损 失较大 ， 这正是造成低 比转数泵效率过低的主要 原因。在其它条件不变的情况下 ， 尽量减小圆盘 摩擦损失 ， 并使其最小是改善低 比转数泵性能的 唯 一办法 Ｊ 。
算：
：
所示 ］ 。如果改变 ｂ ， ：会使性能 曲线变得倾斜或
平 坦 。理论 扬程 曲线 呈 水 平线 ， 际扬 程 曲线 就 实 容 易 出现驼 峰 。为 获 得 稳 定 的性 能 曲线 ， 减 小 应
出 口宽 度 ｂ。 ２
（） １
式中
ｕ——叶轮出 口圆周速度 。
２ — （） ２