水泵设计原理与创新技术分析（上）

水泵设计原理与创新技术分析（下）

4.泵产品CAD系统设计与开发
（1）基于软件工程学的概要设计，完成了离心泵CAD系统、混流泵CAD系统和轴流泵CAD系统的整合，使其成为一个完整、规范的泵产品CAD系统，拓展了系统的强壮性和可拓展性。
（2）基于一元设计理论，利用工程数据库和曲线参数化技术，实现离心泵、混流泵的叶轮水力设计CAD系统。
（3）提出一种新的轴面流网求解方法，即把正交网格生成技术应用于水泵叶轮液流断面的求解中。
（4）实现了用参数曲线描述泵水力设计曲线中流线展开线和轴面流线，建立了流线展开线和轴面流线与 空间流线对应关系的数学模型。
（5）在上述工作基础上，通过二次开发并利用MFC与Pro/E结合，基本建立了泵叶轮叶片三维参数化实体造型系统。

5.数值网格生成技术及泵内流场的数值计算
（1）对偏微分方程（Partial Differential Equation, PDE）数值网格生成中非线性系数α、β、γ进行理论分析，并推导出其对于控制网格几何意义。
（2）根据所得β的几何意义，提出一种新的源项给定方法以控制网格正交。
（3）采用Numman边界条件的给定方法，实现对网格正交的控制。
（4）根据所得α、γ的几何意义，较好地实现对网格疏密的控制。
（5）综合（3）、（4），用二步法实现了网格正交和疏密分布的控制。
（6）对水泵三维离心叶轮进行了全三维蒙古性数值模拟，通过对流场计算结果的分析和总结，发现水泵设计过程中所存在的问题，提出了对设计过程的改进措施。

6. 泵性能预测、优化及反问题设计
（1）建立了离心泵性能预测的损失模型。
（2）提出了叶轮主要几何尺寸的理论计算法与性能预测相结合的循环迭代确定方法。该方法集最新水泵设计理论与性能预测一体，可实现水泵的优化设计。
（3）针对叶片进口边为径向和轴向两种情况，推导出了叶轮最佳进口直径的计算公式，并提出了兼顾效率和汽蚀的叶轮最佳进口直径选取原则。为基于多参数的水泵性能整体影响的优化研究提供了更加可靠的约束条件。
（4）计算并分析了设计和非设计工况下水泵几何和运行参数对其性能的影响及各种损失的分布情况，提出了改进设计原则。
（5）基于流函数和势函数自然正交的数理特性，提出了通过有限元法直接求解流函数和势函数方程得到轴面流线和过流断面线，所生成的曲线满足水力设计要求，其物理解又可作为流场计算的初场，加快收敛速度。
（6）采用优化设计法将泵的基本流动理论与计算流体力学、优化技术等有机结合，根据不同的设计要求来确定目标函数，在充分考虑多种设计约束的条件下，寻求不同流动和几何参数的最佳结合。