潜水排污泵广泛应用于工业生产、防洪排涝等诸多邻域,同时消耗大量能源。因此对潜水排污泵的效率提出了更高的要求。为了提高潜水排污泵的效率,为潜水排污泵的优化设计提供有效的参考依据,本文以一台比转速为261的离心式潜水排污泵为研究对象,主要研究内容和结论如下:1.叶轮出口比面积对离心泵性能影响的研究叶轮出口宽度几何参数对离心泵的性能起着关键性的作用,为了得到叶轮出口面积参数对叶片效率与径向力的影响,保持蜗壳不变,修改叶轮出口外径、叶片出口角和叶轮出口等参数改变叶片的出口面积。根据经验与数值模拟选取适当的水平数,使用均匀设计实验方法设计实验样本,通过克里金插值法建立起叶轮出口参数所影响的比面积对叶轮效率和径向力影响的近似函数模型。将近似函数模型作为适应度函数带入多目标遗传算法,求出最优参数,然后用数值模拟的方法验证并分析结果。结果表明,比面积对径向力有着较为重要的影响,比面积的增加会使径向力先减小后增加,在比面积达到1.2~1.4左右径向力应是最小的,而对效率的影响是在取值范围内随着比面积的增加呈现先增大而减小的,在1.0~1.2左右效率达到最大。包角差值对效率的影响非常小,可以忽略,在取9°时径向力最小。2.蜗壳面积与隔舌安放角对离心泵性能的影响研究离心泵的性能由众多参数影响,并且影响是非线性的,很难得到一个准确的解析方程。所以使用代理模型得到离心泵性能与比面积之间的近似数学模型,进而采用遗传算法求出最优参数解。保持叶轮结构不变,通过调节蜗壳隔舌安放角和第八断面比面积的大小。结合数值模拟与工程经验为因素选取合适的水平数。利用均匀设计实验法设计实验样本,并通过神经网络建立起蜗壳隔舌安放角与比面积对效率的近似函数模型。将近似函数作为适应度函数带入遗传算法,求出最优参数,并用数值模拟的方法分析结果。结果表明,比面积与安放角对离心泵性能的影响是相互耦合的,并不是一组固定的值。隔舌安放角最优范围在42°到44°之间,比面积在1到1.2之间。当隔舌安放角增大时,比面积减小;或当隔舌安放角减小时,比面积增大。此时离心泵的效率基本不变。3.优化叶轮与蜗壳非定常性能的研究叶轮与蜗壳优化后的非定常性能也是泵整体性能的一部分。蜗壳与叶轮动静干涉引起的压力脉动、径向力会极大的影响到离心泵运行的稳定性与安全性。因此对优化前后的模型进行数值模拟实验,对比其在非定常情况下的径向力与压力脉动。通过对结果分析可以得出,可以看出在针对径向力优化的方案取得了较为良好的优化效果,相比原方案径向力要减小了许多,而径向力变化的规律与原方案一致,说明造成叶轮变化规律的主要参数是叶片数,径向力的频率是叶频的整数倍,是以叶片通过的频率为主。针对蜗壳的优化,优化后蜗壳压力脉动系数在径向方向与轴向方向都有所下降,相比原方案,蜗壳优化后的方案压力脉动系数在轴向变化上要比径向变化要小。优化前后压力脉动系数的主频、次主频不变,依旧为叶频的整数倍,改变蜗壳并不会改变压力脉动的频率。