国内水泵优化设计发展趋势

1、水泵优化设计初期阶段

    ①1979年学者首先提出了离心泵的CAD。此后，国内许多研究人员对泵的CAD做了许流道中线截面面积变化规律。人们采用等宽无堵塞泵叶轮水力CAD的轴面投影图、平面压的数学模型及绘型方法，将变角螺线数学模型应用于叶轮流道的设计。

    ②采用优化数学模型，提高设计精度  许多研究人员对泵中最为重要的叶轮轴面形形进行了研究，分析了叶轮叶片轴面形状与参数之间的关系，建立了计算过水断面面积的数等模型，改变了长期以来用图解计算方法校核叶轮轴面流道的传统方法，提高了设计精度。JH时相关文献从理论上分析了轴面过水断面面积的变化规律，建立了计算过水断面面积的数掣模型，探讨了盖板倾角与比转速的关系，提出了确定这一部分形状的方法；提出了一种离心泵叶轮的计算机辅助设计方法，给出了保证叶轮流道光顺的几何模型，在按过水断面面积荽化规律设计叶轮流道时对轴面流道和叶片同时进行设计，使得最终设计出的叶轮轴面流道雨叶片所确定的叶轮流道的过水断面面积分布情况精确地符合设计目标；论述了采用离散化技术进行离心泵叶轮轴面投影图设计的两种方法。对轴面投影图设计的正问题——由前后盖栖流线确定轴面投影图的传统的程序设计方法进行了优化，同时着重讨论了由后盖板流线及刚加中线方程确定轴面投影图的一种新的设计方法——轴面投影图设计的反问题，采用离散化技术避免了烦琐的内切圆圆心轨迹推导的数学过程，运用高次多项式作为目标函数，改变多项式的阶数及系数进行优化设计。

    ③CFD技术的应用  CFD技术已经用于泵的CAD。例如，将CFD技术用于长江三峡工程排水系统潜水排污泵的水力设计，应用通用三维流动分析软件进行流动分析和性能预测，根据计算和预测的结果设计，在减少试验工作量的前提下使性能达到工程要求，取得了很好的效果。

    ④泵及泵站系统的优化选型  应用计算机技术进行泵及泵站系统的优化选型和管理，我国的科技工作者已经进行了很多研究。例如，根据系统工程最优化的观点，采用动态经济分析法，建立了泵站工程整体优化水泵选型及管径确定的整数规划数学模型，并根据软件工程的方法对泵站CAD系统的开发进行了有益的探索，设计了计算机辅助水泵选型及确定经济管径的实用软件，可为中小型泵站可行性设计和初步设计提供优化方案。还有文献论述了泵和管路的性能曲线编程及泵的安全量选定、泵的选型优化约束条件并在工作点计算方法的基础上，提出了泵的计算机选型优化算法，针对大连水泵厂生产的泵系列进行了编程运算。结果表明，该算法具有实用、快速、准确、可靠的优点，使所选泵最佳地满足用户运行条件及高效率要求。

    ⑤其他进展  其他主要是泵的数据库系统、泵的电子样本、化工泵的销售软件等都有发展。

2、水泵优化设计发展趋势

    基于传统的设计绘图方法和程序，编制的泵的水力性能计算机辅助设计软件，已经发展到了相当的水平。具有一定设计经验的设计人员，应用这种软件，可以得到泵水力设计的非了解。这类软件的发展是进一步提高适用性和可靠性，能够适应具有不同技术水平人员的需要，能够用于宽的比转速范围，能够达到高的设计水平、可靠的设计质量、可信的设计结果。

    ①CFD的应用  CFD技术在泵的内流数值模拟、研究泵内部流动规律和结构方面已广泛应用，取得了很多成果。但CFD技术在泵的CAD中的应用不多，还没有把CFD的成果应用于泵的设计。加快CFD在泵CAD中的应用，把CFD和CAD结合起来，进行“CAl—CFD-CAD"，是泵水力性能CAD发展的重要方向，是泵水力性能CAD深人发展的必由之路，是提高泵水力性能CAD水平的重要途径。目前，泵的CFD和泵水力性能CAD都已有相当的发展，CFD与CAD的结合已有相当的基础，必将有大的发展。

    ②优化方法  泵的优化设计，一直是泵设计人员所追求的，但由于种种原因，进步不快，只在局部优化。随着采用新的优化技术和汲取相近学科的成功经验，泵CAD中采用优修正系数，从而增加泵扬程、减小叶轮外径，可有效地改善流速分布，提高泵性能，按此设计理念设计的低比转速离心泵在实际工程中已得到很好的应用。