【導讀】隨著生產的發(fā)展和對自然規(guī)律的認識和掌握，這些原始的提水工具就發(fā)展成?，F(xiàn)在，水泵作為一種通用機械，在國民經濟各個領域中都得到了廣泛的應用。在工業(yè)的各個部門中，泵更是不可缺少的設備。比例泵、計量泵等；在交通運輸工業(yè)中需要燃油泵、噴油泵、潤滑油泵、液壓泵等?？梢姳迷诠I(yè)中起到舉足輕重的作用。據國家有關部門統(tǒng)計，離心泵每年的耗電量占總發(fā)電量的10％。量轉換是在葉輪中完成的，因此設計高效率的葉輪對離心泵的節(jié)能降耗有重要意義。信度逐增強，其分析結果運用于工程實踐是可靠的。葉輪是離心泵最重要的部件，在某種意義上來說離心泵的優(yōu)化問題就是對葉。葉輪進、出口直徑0D和2D，葉片的進、出口寬度1b、2b，葉片的進、出口安裝角1?葉輪一般由前蓋板、后蓋板、葉片和輪轂組成。板、也沒有后蓋板的葉輪叫開式葉輪，開式葉輪在一般情況下很少采用。在葉輪設計過程中對泵的性能影響較大的參數(shù)主要有：葉輪進、出口直徑0D和2D，液體相對于泵體的運動稱

　　

【正文】 ?： 密封環(huán)的過流面積； mmF D b? mh ： 間隙兩端的壓力降； ? ：流量系數(shù)， 0． 5～ O． 6； 寫成功率形式： 大學畢業(yè)設計（論文） 35 P gqH? ??? （ 62） 3） 水利損失 hP? 葉輪的水力損失包括兩部分： 沿程損失 39。h? ： 22 2 1239。 2 2 31 1 1 1 1 22 22 1 1()4112 ( ) ( )2 2 sin c osmflb D b DZb D b D b Drh C ugb?? ? ????? （ 63） 式中 122m bbb ??； 2111221222。1。cos。si nmrDuD?????????? 222mmK gH? ? ； l ：葉片長度； Z ：葉片數(shù)； fC ：損失系數(shù)，取 。 局部損失 39。39。h? 39。 39。 39。 2 2121 ()2h g? ? ?? ? ? （ 64） 39。 ? ? 39。 39。 39。()hP gQ h h?? ? ? ? ? （ 65） 4） 總能量損失 P? mhP P P P?? ? ? ? ? ? ? （ 66） 設計變量的確定 選擇對泵性能影響較大的參數(shù)葉輪進、出口直徑 0D 和 2D ，葉片進、出口寬度 1b 、 2b ，離心式水泵葉輪結構設計 36 葉片的進、出口安裝角 1? 、 2? 等六個參數(shù)作為設計變量，葉片數(shù) Z 作常量來處理。如圖61 所示。 約束條件 本設計 主要目的是提高效率，所以 0 ? ；由 300QDKn?得 3303 .5 4 .0Dnn?? （ 67） 圖 61 葉輪設計變量參數(shù)示意圖 The leaf39。s round39。s design change quantity parameter sketch map 11223329 1 11 0 0 1 0 0ssnnDnn???? （ 68） 55663320 .6 0 .81 0 0 1 0 0ssnnbnn??? （ 69） 11 DbD???? （ 610） 130 40??? （ 611） 大學畢業(yè)設計（論文） 37 215 40??? （ 612） 0 /ms? ? （ 613） 流道擴散限制： 1 ???? （ 614） 穩(wěn)定性判據： ? ?? （ 615） 數(shù)字模型 綜上所述，葉輪優(yōu)化設計的數(shù)字模型為： m in ( ) [ ]Tf x P?? （ 616） 0 1 2 2 1 2()Tx D b D b ??? （ 617） 310( ) 3 .5 0Qg x D n? ? ? （ 618） 320( ) 4 .0 0Qg x Dn? ? ? （ 619） 12 332( ) 1 1 0100sn Qg x Dn? ? ? （ 620） 12 340( ) 9 0100sn Qg x D n? ? ? （ 621） 56 352( ) 0100 sn Qg x bn? ? ? （ 622） 56 362( ) 0100 sn Qg x b n? ? ? （ 623） 11720( ) 04DbgxD??? ? ? （ 624） 離心式水泵葉輪結構設計 38 11820( ) 04DbgxD??? ? ? （ 625） 91( ) 30 0gx ?? ? ? （ 626） 10 1( ) 40 0gx ?? ? ? （ 627） 11 2( ) 15 0gx ?? ? ? （ 628） 12 2( ) 40 0gx ?? ? ? （ 629） 13 20( ) 04QgxD?? ? ? （ 630） 1. 6314 2( ) 3 0g x Z ??? ? ? （ 631） 115 2( ) 1 0gx ??? ? ? （ 632） 116 2( ) 1 .4 0gx ??? ? ? （ 633） 優(yōu)化方法結論 建立數(shù)學模型時選取了影響泵性能比較大的 6 個參數(shù)作為設計變量，并且充分考慮了流道的擴散及穩(wěn)定性，這樣優(yōu)化結果比較好，保證了效率的提高，對離心泵的優(yōu)化進行了探索，具有工程實用價值。 因此該法的適應性較強，應用 廣泛。 大學畢業(yè)設計（論文） 39 7 結論 葉輪機械主要的能量轉換是在葉輪中完成的，因此設計高效率的葉輪對離心泵的節(jié)能降耗有重要意義。 葉輪是離心泵的主要零部件，泵工作性能的好壞，效率的高低取決于葉輪的設計狀況。 本文主要對離心式水泵葉輪結構進行設計，主要運用速度系數(shù)設計法設計計算葉輪。 本文設計的是低比轉數(shù)單級單吸輸送常溫清水的離心式水泵，在設計過程當中主要對影響離心泵性能的主要參數(shù)進行精確設計計算，如 葉輪進、出口直徑 0D 和 2D ，葉片進、出口寬度 1b 、 2b ，葉片的進、出口安裝角 1? 、 2? 等參數(shù) 。除此之外，在設計當中為了得到更加完美的葉輪結構，必須對葉輪的葉片數(shù) Z 和葉片的厚度精確計算。對葉輪這些參數(shù)已經計算完畢之后，然后對葉輪的繪型，一般低比轉數(shù)的離心泵都采用圓柱形葉片葉輪，所以在繪型時采用圓柱形葉片葉輪繪型法。由于葉片 形狀比較復雜，制造不準就要影響離心泵的性能。因此，準確地繪型是保證葉片形狀正確的必要前提。通過計算葉輪的強度也要滿足設計要求，在達到強度及尺寸要求時，對葉輪的技術也有一定的要求。最后，對葉輪的結構進行優(yōu)化設計，得到了更加合理的葉輪結構，達到了離心泵的工作性能。 離心式水泵葉輪結構設計 40 致謝 本設計在導師郭仁寧教授的悉心指導和嚴格要求下業(yè)已完成，從課題選擇、方案論證到完成的過程當中，自始至終都得到了導師郭仁寧教授的指導和幫助。無不凝聚著郭仁寧導師的心血和汗水，在四年的本科學習和生活期間，也始終感受著導師 的精心指導和無私的關懷，我受益匪淺。在此向導師表示深深的感謝和崇高的敬意。 在課題的進行過程中，還得到了大連深藍泵業(yè)有限公司機械工程師王建民老師的支持和指導，大連深藍泵業(yè)有限公司的宋雙同志為我的設計提供了許多良好的建議和大量的資料。該公司為我的課題研究提供了實驗方面的條件和有關資料。在此一并表示深切的感謝。 我要特別感謝我的父母，感謝他們在我讀大學期間所給予我的支持和鼓勵，使我能夠坦然地面對一些挫折和心理上的陰影，最終順利地完成了論文。 大學畢業(yè)設計（論文） 41 參考文獻 [1]《離心泵設計基礎 》編寫組編 , 離心泵設計基礎 , 機械工業(yè)出版社 . 1974. [2] 朱金曦 , 趙敬亨 , 葉輪內固體顆粒運動軌跡的分析計算 , 水泵技術 , 1998， (3). [3] 趙振海，何希杰 .管道內固液混合物運動的基本方程，水泵技術， 1992， (1). [4] 許洪元 , 關于泵輪中顆粒運動的研究，水泵技術， 1994， (5). [5] 沈天耀 , 離心葉輪的內流理論基礎，杭州：浙江大學出版社， 1987. [6] 許洪元，羅先武 .離心泵葉輪磨損規(guī)律研究，中國工程熱物理學會流體機械 學術會議論文集， 1997， (11). [7] 郭曉民等，經驗法設計渣漿泵嗅，水泵技術， 1996， (1). [8] 關醒凡 , 泵的理論與設計，北京：機械工業(yè)出版社， 1987. [9] 李文廣．離心泵葉片設計理論與應用研究進展綜述．水泵技 術， 1998， (5) [10] Flow in a Centrifugal Pump Impeller at Design and Of一 Design Conditions Large Eddy Simulation． ASME J． Fluids Eng． Vo1． 124, JANUARY 2020 [11] 楊帆．超小型離心泵內部流動研究．水泵技術， 2020， (2) [12] 徐朝暉．高速離心泵內部流動數(shù)值計算結果研究．水泵技術， 2020， (I) [13] Eduardo Blaneo． Numerical Simulation of the Dynamic Efects Due to Impeller— Volute Interaction in a Centrifugal Pump． ASME J． Fluids Eng． Vo1． 124。 JUNE 2020 [14] 陳乃祥 , 吳玉林．離心泵．北京：機械工業(yè)出版社， 2020． 180 [15] 李世煌，葉片泵的非設計工況及其優(yōu)化設計，北京：機械工業(yè)出版社， [16] 李世煌，吳桐林 . 水泵設計教程，機械工業(yè)出版社， 離心式水泵葉輪結構設計 42 附錄 A 譯文 （一）離心泵使用時的調節(jié)方式與能源耗損分析 離心泵是廣泛應用于化工工業(yè)系統(tǒng)的一種通用流體機械。它具有性能適應范圍廣（包括流量、壓頭及對輸送介質性質的適應性）、體積小、結構簡單、操作容易、操作費用低等諸多優(yōu)點。通常，所選離心泵的流量、壓頭可能會和管路中要求的不一致 ，或由于生產任務、工藝要求發(fā)生變化，此時都要求對泵進行流量調節(jié)，實質是改變離心泵的工作點。離心泵的工作點是由泵的特性曲線和管路系統(tǒng)特性曲線共同決定的，因此，改變任何一個的特性曲線都可以達到流量調節(jié)的目的。目前，離心泵的流量調節(jié)方式主要有調節(jié)閥控制、變速控制以及泵的并、串聯(lián)調節(jié)等。由于各種調節(jié)方式的原理不同，除有自己的優(yōu)缺點外，造成的能量損耗也不一樣，為了尋求最佳、能耗最小、最節(jié)能的流量