離心泵優化方法

　　優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化的過程。優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良性能得到實現的主要措施。現代離心泵優化技術主要有三方面：優化控制、優化設計、優化試驗。常用的優化方法有：試驗優化、進化優化、直覺優化和數值模擬優化等。

　　1 試驗優化設計

　　直到迄今為止，泵技術是仍是一門半經驗半理論的學科，試驗在水泵發展中具有非常重要的地位。我國在工業上所使用的離心泵設計方法仍主要采用傳統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品的設計成敗，這需要大量可靠的資料和豐富的經驗。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對泵性能的影響。

　　2 速度系數法優化設計

　　速度系數法是通過建立大量優秀的水模統計基礎之上的相似換算法，通過對現有的模型和速度系數進行完善，從而達到優化設計的目的。這種設計方法可以吸收先進的模型，而且可以及時優化諸多系數，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有模型及經驗的限制，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計，并推薦了一些計算公式。采用速度系數法對離心泵葉輪進行了優化，優化后的葉輪有良好的水力效率和氣蝕性能。嚴敬[38]等用數值分析的方法得到了國外最新速度系數曲線的插值函數，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準則篩選法優化設計

　　反-正-反優化計算法(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，從而確定結構參數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驗判斷。

　　5 CFD流場數值模擬及CAD優化設計方法

　　正如前述，近年來已經有大量的泵內部流動測試的結果得出借助先進的流動測試技術，人們逐漸認識泵內各種復雜流動現象。在三維流場計算基礎上的離心泵優化設計正日益得到泵界的重視。現在，以無粘性不可壓縮三維流動計算為基礎的設計方法已經步入了實用階段。現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化設計方法逐漸成型。這種方法結合CAD技術，能夠有效的節約成本、縮短開發周期。