一种高效造纸工艺流程泵的优化设计方法技术

本发明专利技术涉及一种高效造纸工艺流程泵的优化设计方法。本发明专利技术涉及造纸工艺流程泵系统的高效节能作为核心指标，研究造成造纸工艺流程泵流动损失的主要因素；通过内部流动的研究分析，掌握上述因素于涉及参数间的影响关系，建立对应的设计方法、研制水力模型设计开发系统、配套关联的工艺流程、以及后续的生产加工环节；最后开展模型的设计开发，通过CFD模拟优化逐一进行删选，获得最优模型，整个技术的研究将有效的解决造纸工艺流程泵输送过程的堵塞和高能耗问题。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种泵的设计方法，特别涉及一种高效造纸工艺流程泵的优化设计方法。
技术介绍
造纸工艺流程泵广泛应用于造纸工业料浆输送流程的各个环节，是制浆、造纸工艺过程的核心动力循环设备。在攻擂纸浆泵中，以覆盖制浆浓度5%-13%的工艺流程泵用量最大，技术要求最高，基本被国外泵企业垄断。景观国内油管企业通过单件仿制开发可个别单一的产品，但仍不能占领主流市场，在国际上也只有少数企业真正具备成套设备的技术解决方案和产品供应能力；其原因是造纸工艺流程泵的纸浆浓度高，介质为非牛顿流体，工艺要求高、湍流发生器和叶片设计难度大、研制成本高。综上所述，继续研发一种高效造纸工艺流程泵的优化设计方法。
技术实现思路
本专利技术针对上述缺陷，目的在于提供一种采用纤维颗粒-流场双向耦合技术提出的优化设计方法，并结合CAD系统、CFD模拟得出一种高效造纸工艺流程泵的优化设计方法。为此本专利技术采用的技术方案是：本专利技术按照以下步骤进行：1）基于纤维悬浮流的高效水利模型设计技术的研究：a）首先根据典型的造纸工艺流程泵的结构，进行参数化设计，参数包括叶轮进口直径、叶轮出口直径、叶轮出口宽度、叶片数、前后盖板的几何形状参数，根据不同的参数组合设计相应的叶轮模型；其次划分叶轮通道的计算网络，开展叶轮内的纤维颗粒-流场双向耦合数值计算；接着进行数据的处理和结果分析研究，掌握叶轮几何参数与流场特征之间的影响关系，为优化研究确定若干的影响几何因素；b）在上述基础上，总结和形成影响含纤维颗粒造纸介质输送过程的技术特征，分析和掌握影响流动输送过程的影响因素，确定后续叶轮优化的相关几何参数，为后续的模型开发和优化提供参数组合；2）高效模型的参数化水力涉及CAD系统的开发：选择Visual C++6.0作为开发平台进行参数化建模，形成高效模型参数化水力设计CAD软件包；3）水力模型的CFD仿真优化研究：a)以CAD软件为技术平台，建立叶轮进出口直径、叶轮出口宽度、叶轮前后盖板型线尺寸等参数组合，建立正交试验表，根据每个型号的设计参数开发对应的水力模型，再由Pro/Engineer将生成的模型平面图绘制出叶轮的三维模型图，并进行处理后交由下一步的CFD模拟环节完成仿真计算；b)采用前处理与建模Ansys Workbench软件平台，将第一阶段生成的一系列三维模型导入，通过布尔运算获得流动区域三维实体，再经过IECM CFD模块进行网络划分，对网格质量进行检查；将网格导入到CFD计算分析模块Fluent及CFX模块，设置初始及边界条件；完成设置后利用计算工作站进行模拟计算；c）将每个型号的泵模拟结果进行保存和分析处理，整理出对应的流量、扬程、功率及效率参数，然后将这些参数归入正交表，进行对比筛选，筛选中在流量扬程都达到指定要求的条件下，优选出最高效的水力模型。本专利技术的优点是：本专利技术涉及造纸工艺流程泵系统的高效节能作为核心指标，研究造成造纸工艺流程泵流动损失的主要因素；通过内部流动的研究分析，掌握上述因素于涉及参数间的影响关系，建立对应的设计方法、研制水力模型设计开发系统、配套关联的工艺流程、以及后续的生产加工环节；最后开展模型的设计开发，通过CFD模拟优化逐一进行删选，获得最优模型，整个技术的研究将有效的解决造纸工艺流程泵输送过程的堵塞和高能耗问题。具体实施方式按照以下步骤进行：1）基于纤维悬浮流的高效水利模型设计技术的研究：a）首先根据典型的造纸工艺流程泵的结构，进行参数化设计，参数包括叶轮进口直径、叶轮出口直径、叶轮出口宽度、叶片数、前后盖板的几何形状参数，根据不同的参数组合设计相应的叶轮模型；其次划分叶轮通道的计算网络，开展叶轮内的纤维颗粒-流场双向耦合数值计算；接着进行数据的处理和结果分析研究，掌握叶轮几何参数与流场特征之间的影响关系，为优化研究确定若干的影响几何因素；b）在上述基础上，总结和形成影响含纤维颗粒造纸介质输送过程的技术特征，分析和掌握影响流动输送过程的影响因素，确定后续叶轮优化的相关几何参数，为后续的模型开发和优化提供参数组合；2）高效模型的参数化水力涉及CAD系统的开发：选择Visual C++6.0作为开发平台进行参数化建模，形成高效模型参数化水力设计CAD软件包；3）水力模型的CFD仿真优化研究：a)以CAD软件为技术平台，建立叶轮进出口直径、叶轮出口宽度、叶轮前后盖板型线尺寸等参数组合，建立正交试验表，根据每个型号的设计参数开发对应的水力模型，再由Pro/Engineer将生成的模型平面图绘制出叶轮的三维模型图，并进行处理后交由下一步的CFD模拟环节完成仿真计算；b)采用前处理与建模Ansys Workbench软件平台，将第一阶段生成的一系列三维模型导入，通过布尔运算获得流动区域三维实体，再经过IECM CFD模块进行网络划分，对网格质量进行检查；将网格导入到CFD计算分析模块Fluent及CFX模块，设置初始及边界条件；完成设置后利用计算工作站进行模拟计算；c）将每个型号的泵模拟结果进行保存和分析处理，整理出对应的流量、扬程、功率及效率参数，然后将这些参数归入正交表，进行对比筛选，筛选中在流量扬程都达到指定要求的条件下，优选出最高效的水力模型。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高效造纸工艺流程泵的优化设计方法，其特征在于，按照以下步骤进行：1）基于纤维悬浮流的高效水利模型设计技术的研究：a）首先根据典型的造纸工艺流程泵的结构，进行参数化设计，参数包括叶轮进口直径、叶轮出口直径、叶轮出口宽度、叶片数、前后盖板的几何形状参数，根据不同的参数组合设计相应的叶轮模型；其次划分叶轮通道的计算网络，开展叶轮内的纤维颗粒‑流场双向耦合数值计算；接着进行数据的处理和结果分析研究，掌握叶轮几何参数与流场特征之间的影响关系，为优化研究确定若干的影响几何因素；b）在上述基础上，总结和形成影响含纤维颗粒造纸介质输送过程的技术特征，分析和掌握影响流动输送过程的影响因素，确定后续叶轮优化的相关几何参数，为后续的模型开发和优化提供参数组合；2）高效模型的参数化水力涉及CAD系统的开发：选择Visual C++6.0作为开发平台进行参数化建模，形成高效模型参数化水力设计CAD软件包；3）水力模型的CFD仿真优化研究：a)以CAD软件为技术平台，建立叶轮进出口直径、叶轮出口宽度、叶轮前后盖板型线尺寸等参数组合，建立正交试验表，根据每个型号的设计参数开发对应的水力模型，再由Pro/Engineer将生成的模型平面图绘制出叶轮的三维模型图，并进行处理后交由下一步的CFD模拟环节完成仿真计算；b)采用前处理与建模Ansys Workbench软件平台，将第一阶段生成的一系列三维模型导入，通过布尔运算获得流动区域三维实体，再经过IECM CFD模块进行网络划分，对网格质量进行检查；将网格导入到CFD计算分析模块Fluent及CFX模块，设置初始及边界条件；完成设置后利用计算工作站进行模拟计算；c）将每个型号的泵模拟结果进行保存和分析处理，整理出对应的流量、扬程、功率及效率参数，然后将这些参数归入正交表，进行对比筛选，筛选中在流量扬程都达到指定要求的条件下，优选出最高效的水力模型。...

【技术特征摘要】
1.一种高效造纸工艺流程泵的优化设计方法，其特征在于，按照以下步骤进行：1）基于纤维悬浮流的高效水利模型设计技术的研究：a）首先根据典型的造纸工艺流程泵的结构，进行参数化设计，参数包括叶轮进口直径、叶轮出口直径、叶轮出口宽度、叶片数、前后盖板的几何形状参数，根据不同的参数组合设计相应的叶轮模型；其次划分叶轮通道的计算网络，开展叶轮内的纤维颗粒-流场双向耦合数值计算；接着进行数据的处理和结果分析研究，掌握叶轮几何参数与流场特征之间的影响关系，为优化研究确定若干的影响几何因素；b）在上述基础上，总结和形成影响含纤维颗粒造纸介质输送过程的技术特征，分析和掌握影响流动输送过程的影响因素，确定后续叶轮优化的相关几何参数，为后续的模型开发和优化提供参数组合；2）高效模型的参数化水力涉及CAD系统的开发：选择Visual C++6.0作为开发平台进行参数化建模，形成高效模型参数化水力设计CAD软件包；3...

【专利技术属性】
技术研发人员：方波，胡林林，董文，王飞，
申请(专利权)人：江苏尚宝罗泵业有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32