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基于正交试验的高压应急提水泵优化设计

         
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为了提高高压应急提水泵的水力性能,分析叶轮几何参数对泵效率的影响顺序,对BB4型多级离心泵首级叶轮和次级叶轮分别进行正交试验设计.首级叶轮需考虑抗汽蚀性能,故选取叶片前盖板流线进口安放角、中间流线进口安放角、后盖板流线进出口安放角、叶轮进口直径、叶轮外径和叶片包角等7个几何参数作为设计因素.次级叶轮选取叶轮前盖板流线进出口安放角、中间流线进出口安放角、后盖板流线进出口安放角和叶片包角等7个因素,每个因素取3个水平,共设计18组方案.采用STAR-CCM+软件对单级叶轮进行数值模拟,分析了叶轮内流场变化,并通过极差分析得到各几何参数对叶轮效率的影响显著.将优化后首级叶轮和次级叶轮替换成三级泵模型初始叶轮,通过数值模拟得到优化后多级泵外特性参数.结果表明:在一定范围内适当增大包角和叶片进口安放角、减小叶轮外径能提升叶轮效率,改善叶轮抗汽蚀性能;在叶轮基本尺寸不变时,适当减小叶轮进口安放角,增大包角能提高叶轮效率;分析对比优化前后外特性参数,验证了正交试验设计方法结合数值模拟能对高压应急提水泵进行优化设计.

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