Оптимизация направляющего аппарата погружного электронасоса высокой быстроходности

В одноступенчатых моноблочных погружных электронасосах с двигателем, обтекаемым рабочей средой, сложно получить высокое значение коэффициента полезного действия из-за конфигурации отводящего устройства. Для улучшения энергетических качеств таких насосных агрегатов исследованы лопаточные направляющие аппараты разной конструкции с целью выбора лучшей геометрии для проектирования проточной части. Выполнена двухэтапная параметрическая оптимизация лопаточного направляющего аппарата выбранной конструкции в составе проточной части с входными параметрами, оказывающими наибольшее влияние на гидравлический коэффициент полезного действия насоса. Исследованы два метода покрытия поля поиска расчетными точками с определением области расположения глобального максимума целевой функции. Проведен уточняющий поиск максимума гидравлического коэффициента полезного действия насоса с использованием прямых методов численной оптимизации. Проанализирован характер течения в отводящем устройстве насоса с исходным и оптимизированным лопаточными направляющими аппаратами.
EDN: FEWZTZ, https://elibrary/fewztz

Литература

[1] Васильцов Э.А., Невелич В.В. Герметические электронасосы. Ленинград, Машиностроение, 1968. 260 с.

[2] Чабурко П.С., Ломакин В.О., Кулешова М.С. и др. Комплексная оптимизация проточной части герметичного насоса методом ЛП-тау поиска. Насосы. Турбины. Системы, 2016, № 1, с. 55–61.

[3] Wang Y., Wang X., Liu H. et al. Optimization and analysis of mine drainage pump with high efficiency and large flow. J. Low Freq. Noise Vib. Act. Control, 2022, vol. 41, pp. 1091–1107, doi: https://doi.org/10.1177/14613484221094404

[4] Han X., Kang Y., Sheng J. et al. Centrifugal pump impeller and volute shape optimization via combined NUMECA, genetic algorithm, and back propagation neural network. Struct. Multidisc. Optim., 2020, vol. 61, no. 3, pp. 381–409, doi: https://doi.org/10.1007/s00158-019-02367-8

[5] Nourbakhsh A., Safikhani H., Derakhshan S. The comparison of multi-objective particle swarm optimization and NSGA II algorithm: applications in centrifugal pumps. Eng. Optimiz., 2011, vol. 43, no. 10, pp. 1095–1113, doi: https://doi.org/10.1080/0305215X.2010.542811

[6] Wang W., Han Z., Pei J. et al. Energy efficiency optimization of water pump based on heuristic algorithm and computational fluid dynamics. J. Comput. Des. Eng., 2023, vol. 10, no. 1, pp. 382–397, doi: https://doi.org/10.1093/jcde/qwac142

[7] Wang W., Sun J., Liu J. et al. Introducing non-hierarchical RSM and MIGA for performance prediction and optimization of a centrifugal pump under the nominal condition. Processes, 2022, vol. 10, no. 8, art. 1529, doi: https://doi.org/10.3390/pr10081529

[8] Валюхов С.Г., Оболонская Е.М., Боровикова М.М. Оптимизация двухзаходного отвода центробежного насоса с помощью программного комплекса ANSYS. Насосы. Турбины. Системы, 2021, № 3, с. 32–41.

[9] Черный С.Г., Чирков Д.В., Лапин В.Н. и др. Численное моделирование течений в турбомашинах. Новосибирск, Наука, 2006. 202 с.

[10] Белов И.А., Исаев С.А. Моделирование турбулентных течений. Санкт-Петербург, БГТУ, 2001. 107 с.

[11] Горбатов Д.А., Жарковский А.А., Адрианов А.В. Влияние различных вариантов направляющего аппарата на гидравлические потери в элементах проточной части погружного электронасоса. Гидравлические машины, гидроприводы и гидропневмоавтоматика. Мат. XXV Межд. науч.-тех. конф. Москва, Мир Науки, 2021, с. 60–65.

[12] Михайлов А.К., Малюшенко В.В. Лопастные насосы. Теория, расчет и конструирование. Москва, Машиностроение, 1977. 288 с.

[13] Gulich J.F. Centrifugal pumps. Springer, 2008. 998 p.

[14] Liu Z., Ji L., Pu W. et al. Research on efficiency improvement technology of wide range centrifugal pump based on genetic algorithm and internal flow loss diagnosis. Water, 2024, vol. 16, no. 23, art. 3402, doi: https://doi.org/10.3390/w16233402

[15] Горбатов Д.А., Жарковский А.А., Адрианов А.В. Стохастический метод поиска оптимальной формы проточной части погружного электронасоса. Известия МГТУ МАМИ, 2024, т. 18, № 2, с. 103–110, doi: https://doi.org/10.17816/2074-0530-627485