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题名基于响应面法的CO_(2)单级离心泵参数优化研究
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作者
沙晓龙
石凌峰
张志勇
张永浩
何锦涛
舒歌群
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机构
中国科学技术大学工程科学学院
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出处
《天津大学学报(自然科学与工程技术版)》
2025年第9期940-949,共10页
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基金
国家自然科学基金青年科学基金资助项目(51906237).
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文摘
跨临界二氧化碳(CO_(2))动力循环是一种高效紧凑的新型发电技术,通过泵将液相CO_(2)加压泵送到高压密相.CO_(2)单级离心泵是高效紧凑的跨临界CO_(2)循环泵方案,其泵效率与几何设计参数息息相关,且在增压过程中,CO_(2)的物性变化剧烈,导致泵内部流场较为复杂,容易产生流动分离、涡流损失、甚至汽蚀.子午面形状是设计离心泵叶轮的重要因素,能够显著影响其水力性能.为了优化CO_(2)单级离心泵,本文建立了CO_(2)单级离心泵的全流道仿真模型,并将CO_(2)真实气体物性(RGP)表嵌入CFX求解器,以考虑真实气体物性对泵内流场的影响.选取了4个重要参数(轮毂直径、叶轮吸入直径、叶轮出口宽度和叶轮直径)来描述子午面形状,基于Box-Behnken方法设计了四因素三水平实验,建立了泵的扬程和效率随四因素变化的响应面,并结合泵内流场对响应面进行分析.结果表明:吸入直径、出口宽度和叶轮直径对扬程有显著的影响,吸入直径和叶轮直径对效率有显著的影响;响应面法针对扬程和效率的预测误差均在合理范围内,与原始模型相比,通过响应面法优化后,该泵在满足扬程要求的前提下,泵效率提高了7.2%,轴功率减少了36 kW,水力性能方面表现出显著的提升.
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关键词
二氧化碳离心泵
响应面优化
CFD仿真
几何设计参数
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Keywords
CO_(2) centrifugal pump
response surface optimization
CFD simulation
geometric design parameter
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分类号
TH311
[机械工程]
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