摘 要：改革開放以來，我國整體工業(yè)水平持續(xù)提升，機械設(shè)計、研發(fā)制造能力日益增強。就水泵這類常見產(chǎn)品而言，我國水泵相關(guān)設(shè)計和制造技術(shù)已經(jīng)取得突破，我國自主生產(chǎn)的水泵在國內(nèi)市場份額占比逐年遞增。但相對比國外先進技術(shù)而言，我國水泵設(shè)計和制造水平依然較低，有針對性展開相關(guān)研究，利于我國企業(yè)在水泵領(lǐng)域的創(chuàng)新發(fā)展，有助于進一步提升我國水泵產(chǎn)品的市場競爭力。

關(guān)鍵詞：水泵；制造；科技

引言

在經(jīng)濟社會快速發(fā)展的背景下，我國在整體機械設(shè)計制造領(lǐng)域取得長足進步。其中在水泵設(shè)計制造方面，已經(jīng)實現(xiàn)了技術(shù)突破，逐漸成為水泵生產(chǎn)制造強國。水泵是常見的液體輸送和增壓機械，廣泛應用于供水、排污、石油輸送發(fā)電等公共服務(wù)和基礎(chǔ)工業(yè)當中?？傮w上，水泵應用廣泛，展開水泵設(shè)計制造水平方面研究具有積極現(xiàn)實意義和價值，有助于推動水泵設(shè)計制造水平取持續(xù)提升。

1 水泵設(shè)計制造發(fā)展概述

水泵制造業(yè)是我國通用機械制造業(yè)的重要組成部分，在社會經(jīng)濟建設(shè)當中發(fā)揮著非常重要的作用。當前我國的水泵在設(shè)計和制造方面多以聯(lián)合設(shè)計、技術(shù)引進和自主研發(fā)等幾種形式為主。我國市場上常見的水泵基本是技術(shù)相對成熟的產(chǎn)品，在自主研發(fā)方面，我國水泵設(shè)計制造企業(yè)依然缺乏足夠競爭力，仿制和改進依然是中低端水泵產(chǎn)品的主要制造模式。在實際制造和設(shè)計過程中，因為缺乏自主研發(fā)能力，水泵整體制作空間拓展性不強，在創(chuàng)新技術(shù)應用、新材料使用等方面缺乏突破。雖然在加入世貿(mào)組織后，我國水泵產(chǎn)業(yè)國際化步伐加快，更多國外產(chǎn)品進入我國國內(nèi)市場，帶動了市場的升級改造，但我國水泵產(chǎn)品市場競爭力不強的現(xiàn)狀越發(fā)突出。加快提升水泵國產(chǎn)化率步伐，推動水泵產(chǎn)品出口已經(jīng)成為當務(wù)之急，其成效如何，直接關(guān)系到我國水泵工業(yè)未來。

2 水泵設(shè)計制造效能提升主導思想

水泵設(shè)計制造效能提升關(guān)鍵是做好技術(shù)創(chuàng)新，將更多新技術(shù)和新材料應用到水泵制造和設(shè)計當中?，F(xiàn)階段，水泵設(shè)計制造主流技術(shù)多由發(fā)達國家企業(yè)掌握，在水泵設(shè)計制造工藝持續(xù)發(fā)展過程中，形成了掌握自主知識產(chǎn)權(quán)、突出結(jié)構(gòu)設(shè)計、注重新材料應用的主導思想。德國等水泵技術(shù)領(lǐng)先國家，對水泵設(shè)計制造用材非常重視，生產(chǎn)材料必須達到高標準才能使用，同時發(fā)達國家水泵制造企業(yè)也注重于設(shè)計制造的細節(jié)化。目前總體來看，國際上水泵設(shè)計制造主導思想體現(xiàn)在幾方面：

第一是注重于新技術(shù)應用。在實際的設(shè)計和制造領(lǐng)域，國外企業(yè)引入了大容量計算機精準預測技術(shù)、模型計算機設(shè)計技術(shù)等創(chuàng)新技術(shù)，同時隨著磁性軸的發(fā)明和應用，實現(xiàn)了水泵領(lǐng)域的技術(shù)突破，全方面提升了水泵整體工藝水平。

第二是充分注重技術(shù)開發(fā)。在水泵開發(fā)研究中逐漸發(fā)現(xiàn)汽蝕現(xiàn)象，該研究成果實際價值突出。同時部分國外企業(yè)也展開了雙方向水泵震動特征研究?？傮w上看，一系列技術(shù)開發(fā)有效激發(fā)了水泵生產(chǎn)制造潛能。

第三是積極應用計算機輔助設(shè)計制造。計算機輔助設(shè)計制造技術(shù)大幅度提升了設(shè)計制造效能，同時也有助于控制成本，增強水泵設(shè)計制造的效能。

3 改造我國水泵設(shè)計性能的可行性措施

可以預見，隨著我國基礎(chǔ)工業(yè)的快速發(fā)展，水泵等機械設(shè)備設(shè)計制造效能持續(xù)提升問題必然將更為突出。改造我國國內(nèi)水泵設(shè)計性能應主要從下述三方面著手。

3.1 積極展開葉輪改造

葉輪是水泵的關(guān)鍵部件，可謂是水泵的心臟。葉輪決定著水泵的實際效率和質(zhì)量。在相同工況和設(shè)計技術(shù)相似情況下，水泵泵體對其性能的影響并不大，而葉輪對水泵的影響是直接和持續(xù)的。積極展開葉輪改造，其實用性價值突出，對于葉輪的改進早已經(jīng)成為提升水泵工作效能的關(guān)鍵之舉。設(shè)計和制造單位應著重引進國外創(chuàng)新技術(shù)，利用大容量精確計算機預測技術(shù)對葉輪進行模型預測，進而實現(xiàn)有效設(shè)計，同時也應運用有限元計算和實驗模態(tài)分析對葉輪動態(tài)特征進行計算和分析。在此基礎(chǔ)上，模態(tài)置信度和特征值靈敏度理論也被充分應用到了葉輪的設(shè)計創(chuàng)新當中，進而構(gòu)成了一套動態(tài)性突出的葉輪設(shè)計體系，有效延長了成品葉輪的使用年限，提升了葉輪運行性能。

在葉輪生產(chǎn)工藝改造方面，相關(guān)機構(gòu)和單位也應從研發(fā)角度入手，通過引入新材料等方式，切實提升葉輪的質(zhì)量，確保葉輪的實用性和穩(wěn)定性。

3.2 推動三元流技術(shù)應用

三元流技術(shù)是我國在水泵設(shè)計制造領(lǐng)域中為數(shù)不多的一項國際領(lǐng)先技術(shù)。早在上世紀80年代，該技術(shù)就被國際學術(shù)界公認為未來水泵設(shè)計制造領(lǐng)域的關(guān)鍵技術(shù)。80年代中期射流——尾跡三元流動計算方法已經(jīng)開始被運用到水泵設(shè)計中，隨著技術(shù)的發(fā)展，三元流動理論得到不斷豐富和創(chuàng)新?，F(xiàn)階段，包括我國在內(nèi)的世界主要工業(yè)國都在運用三元流動理論和方法，開展水泵的設(shè)計和制造。

“射流——尾跡”這一科學現(xiàn)象最早被人們發(fā)現(xiàn)于航空離心壓氣機當中，科學家通過激光測速技術(shù)觀察到相關(guān)現(xiàn)象。實踐證明在水泵設(shè)計過程中可見粘性和壓力梯度的存在，使得泵輪出口沿葉片吸力面等部位會有流體脫流，產(chǎn)生尾跡區(qū)現(xiàn)有的技術(shù)當中，“射流——尾跡三元流動”計算技術(shù)能夠最為簡便、準確做出定量分析，獲取相應結(jié)果，使水泵性能更加穩(wěn)定，進一步提高水泵性能。

水泵三元流葉輪改造是切實提升水泵質(zhì)量的關(guān)鍵之舉。該技術(shù)采用了先進的水泵設(shè)計軟件系統(tǒng)，對水泵內(nèi)部水力部件進行有針對的優(yōu)化設(shè)計，可以使設(shè)計者在不改變水泵電機、管線固定條件基礎(chǔ)上，進一步增大水泵流量、提高其壓力，增大水泵的泵效。

3.3 計算流體力學運用

計算機輔助設(shè)計早已經(jīng)成為當前工業(yè)機械設(shè)計的基礎(chǔ)和重點。計算流體力學的重點價值，體現(xiàn)在能夠通過計算機求解相關(guān)——方程控制流體流動。在現(xiàn)階段計算流體力學技術(shù)主要分為三個運用重點，其一是基本數(shù)值運用、其二是計算實驗輔助運用、其三是工程問題處理運用。計算流體力學主要在計算實驗輔助運用方面體現(xiàn)出更大價值。充分運用計算流體力學計算，能夠切實減少試驗次數(shù)，提高設(shè)計改造效率，同時控制了成本。為了進一步突出計算流體力學優(yōu)勢，學者開發(fā)出三維粘性數(shù)值模擬軟件系統(tǒng)，可以在較低資金投入前提下，加快水泵研發(fā)速度。我國國內(nèi)研究機構(gòu)為有效提升水泵設(shè)計制造水平，著重從下述方面進行了計算流體力學相關(guān)運用：

一是葉輪網(wǎng)格生成技術(shù)研究。該技術(shù)是進行流體流動數(shù)值模擬模型的基礎(chǔ)保障。葉輪網(wǎng)格的劃分是實現(xiàn)流數(shù)值模擬的關(guān)鍵技術(shù)之一，影響著解析的效果，在實際的研發(fā)過程中相關(guān)機構(gòu)或企業(yè)應加大研發(fā)的資金和技術(shù)投入，確保葉輪網(wǎng)格劃分更加科學。

二是對離心泵內(nèi)部流場進行有效分析。利用計算流動數(shù)值技術(shù)對離心泵內(nèi)部流動規(guī)律進行研究，能夠有效推動離心泵設(shè)計工作。

總體來看，計算流動數(shù)值技術(shù)是一項關(guān)系到水泵設(shè)計制造多環(huán)節(jié)的技術(shù)，在水泵研發(fā)過程中充分運用該技術(shù)，能夠切實提升研發(fā)效率和水平，解決尚存的一部分實際問題，取得創(chuàng)新突破。

參考文獻

[1]陳名勝，汪飛，阮毅.光伏水泵系統(tǒng)研究現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢[J].電機與控制應用，2015（11）.

[2]蘇振華，包宏鵬.淺析大型電動潛水泵的檢修技術(shù)[J].河北企業(yè)，2015（12）.

[3]左希娥，閔愛妮.流體機械節(jié)能減排現(xiàn)狀和對策[J].科技創(chuàng)新與應用，2015（21）.

[4]葉澤文，黎天標.水泵節(jié)能技術(shù)探討及實例分析[J].廣東化工，2015（13）.

[5]白雪峰.冶金與礦山行業(yè)流體機械節(jié)能減排現(xiàn)狀及其對策[J].通用機械，2015（5）.