现代设计方法在水泵设计中的应用

袁霄 王俊华

DOI：10.19392/j.cnki.16717341.201720105

摘要：本文从现代设计方法的特点着手，深入研究了现代设计方法在水泵设计中的应用。

关键词：现代设计方法；水泵设计；应用

從上世纪六十年代起，一些新的技术与方法被应用于设计领域，这些方法即是现代设计方法。现代设计方法的研究对象主要是针对某个特定领域的研究方法，其主要是通过探究、分析并总结已经存在的方法，从而在此基础上进行进一步的发掘和创造，得到新的设计方法。仿真技术、有限元法、计算机辅助（CAD）设计、优化设计、可靠性研究、动态设计、模块化设计、价值工程、造型设计等都属于现代设计方法。在水泵设计中，常用的计算流体动力学（CFD）以及相关的计算机辅助测试等研究手段也是现代设计方法中的关键所在。

1 现代设计方法特点

现代设计方法主要具有系统性、智能性、创新性、优化性、先进性、动态性以及计算机化的特点，其主要表现特征如下：

（1）现代设计方法具有一定的系统性。由于现代设计方法主要是通过系统工程的方法来解决相关的技术问题，因此其具备很强的逻辑性和系统性；

（2）现代设计方法具有一定的智能性。现代设计方法采用大量的综合集成技术，其充分发挥了计算机高效、快速的集成特点，能够在最快的时间内确定最优的参数和方案。

（3）现代设计方法具有一定的创新性。在现代设计方法中，创新意识是其精髓所在，其重点推行开拓创新，全力开发新产品。

（4）现代设计方法具有一定的优化性。现代设计方法提倡结合优化理论及方法，通过计算机实现产品的整体优化。

（5）现代设计方法具有一定的先进性。由于现代设计方法基本上都是采用较为先进的设计理念与手段，故而设计产品的质量和效率都有明显提高。

（6）现代设计方法具有一定的动态性。除了常规的静态分析，现代设计方法将载荷谱以及负载高等随机变量纳入了考虑范围，因此，其可以实现动态多变量的最优化设计。

（7）现代设计方法基本上是计算机化的。现代设计方法通过计算机，科学、有效的实现了绘图、设计、计算、分析以及改进等工作的一体化。

2 水泵设计中常用的现代设计方法

2.1 计算机辅助设计

计算机辅助设计方法大大减少了人们繁复劳动的工作量，其大大替代了传统方法中工程师不得不手动完成的任务，其不仅解放了设计者，而且大大提高了产品研发的效率。就水泵设计研究而言，从最初的水泵 CAD 的研发，到现在的软件开发与硬件条件有机融合，水泵设计越来越注重计算机辅助设计与计算机辅助制造的高度结合。到目前为止，在计算机辅助设计方法和套路方面，我国已经拥有一套适合自身条件的设计理念与系统。

2.2 CFD设计

为了提高研发效率、减少研发周期、节约研发成本，越来越多的专家、学者以及企业开始利用CFD方法进行水泵设计。 CFD方法为水泵设计提供了一个模拟仿真的平台，其不仅能够直观清晰的观察水泵内部，还能够对水泵性能的好坏进行判断。如图1所示，其是利用CFturbo软件完成的设计水泵流体域，图2则展示通过ANSYS计算得到的泵出口压力的脉动情况。

2.3 有限元分析

所谓有限元法，其主要是对结构进行空间离散，从而通过有限数量的、容易分析的小单元来表示分析的整体对象，各个单元之间则采用有限数量的节点进行连接。这种方法具有灵活性强的特点，通常情况下，只要结构划分合理，其分析结果的可靠性都非常高。

2.4 优化设计

优化设计与最优化方法类似，它需要综合考虑各类外界因素的影响，然后结合实际情况在满足最高要求的同时，尽可能不损害水泵的其他性能。例如，希望实现高扬程，在确定叶轮切割尺寸的时候，还应当保证对水泵效率影响不大。

2.5 造型设计

现代社会对水泵产品的外观质量以及使用的舒适程度提出了更高的要求，为了满足市场需求，造型设计技术应运而生。该技术充分结合了工程技术和美学艺术，其要求在对水泵产品进行造型设计的时候，不但需要注重设计产品的外观美，更应当把高性能、优结构以及宜人性等因素作为产品设计的出发点，从而保障产品的实用性、经济性以及美观性。

3 结论

现代设计方法主要基于思维科学和设计理论系统，其采取的手段主要是方法论，并且该方法充分结合了以计算机为代表的各种工具、不同技术以及各类程序。

参考文献：

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