离心泵是一种依靠叶轮旋转产生的离心力来传输液体的流体机械,广泛运用于城市排污、农田灌溉、石油运输、海洋船舶及化工等领域。多级离心泵是指串联两个及以上的单级离心泵来实现扬程叠加,满足实际工程中高扬程的需求。随着工业化的进展,各行各业对多级离心泵的要求,除了要满足高效率、高扬程之外,对其安全性和可靠性也提出了更多更高的标准。多级离心泵由于结构复杂加之内部流体的非定常流动,泵运转往往受力情况复杂且伴随着振动,这严重影响了多级离心泵的使用安全和寿命。针对多级离心泵的安全性和可靠性问题,本文利用有限元仿真方法对其主要部件进行强度分析、振动特性分析和疲劳分析,从而保证多级离心泵的安全性能;并通过研究多级离心泵的压力脉动特点,利用SVR代理模型结合遗传算法来对其结构进行优化以减小振动。本文的研究内容主要有以下几点:(1)多级离心泵的安全性能分析涉及到计算固体力学和计算流体力学,本文分析了国内外相关研究状况,结合所做课题的实际情况,对多级离心泵过流部件采用基于流固耦合的有限元方法进行分析;其余部件针对不同安全性能要求,结合结构静力学方法、结构动力学方法和有限元分析方法对其进行安全性能仿真分析。(2)参照离心泵技术标准和设计手册,设计了 一款符合技术要求的多级离心泵并建立三维模型;针对多级离心泵主要部件的结构特点,建立了各自的有限元分析模型;考虑了影响部件安全性能的一些重要因素,分别进行了结构强度、振动特性和疲劳寿命的分析,保证了多级离心泵在设计阶段的安全性和可靠性。(3)针对多级离心泵核心部件叶轮的复杂应力分布情况,设计了 5种不同叶片头部长度的方案和5种不同流量工况的方案,分析对比不同方案对叶片应力分布的影响。当叶片头部长度占总长9%时候,叶片应力分布情况相对较好;而偏离设计流量工况,叶片受力情况都很差。(4)对离心泵内部流体压力脉动进行了研究,选取了影响离心泵压力脉动的三个关键设计变量:隔舌角度,喉部面积及叶轮外径建立样本,运用拉丁超立方取样方法取样计算,采用支持向量回归机对计算结果进行回归并建立代理模型,并通过遗传算法在基于代理模型的基础上行优化计算,优化后隔舌区域压力减小了 8.4%。