【摘 要】
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农用潜水泵是应用最广泛的节水灌溉装备,在潜水泵的过流部件中,导叶发挥着重要的作用。本文以QJ型潜水泵为研究对象,采用经试验验证可靠的CFD数值模拟方法,初步分析导叶叶片数对潜水泵性能的影响;又针对同一水泵叶轮装配了22种不同结构的导叶,模拟出水泵外特性参数作为有效数据集,采用基因表达式编程（GEP）算法构建回归模型。最后基于这一模型预测导叶叶片数对潜水泵性能的影响程度,进而探寻提高水泵性能的有效途
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农用潜水泵是应用最广泛的节水灌溉装备,在潜水泵的过流部件中,导叶发挥着重要的作用。本文以QJ型潜水泵为研究对象,采用经试验验证可靠的CFD数值模拟方法,初步分析导叶叶片数对潜水泵性能的影响;又针对同一水泵叶轮装配了22种不同结构的导叶,模拟出水泵外特性参数作为有效数据集,采用基因表达式编程（GEP）算法构建回归模型。最后基于这一模型预测导叶叶片数对潜水泵性能的影响程度,进而探寻提高水泵性能的有效途径。本文主要研究结论如下:（1）对比水泵多工况时实测结果与CFD数值模拟结果,水泵扬程平均误差为5.62%,水泵效率平均误差为5.68%,符合精度要求,相应的性能曲线趋势一致,证明CFD数值模拟的可靠性。（2）分析不同叶片数导叶的内部流场和外部特性发现,导叶叶片数对潜水泵性能影响较大,在7-9个叶片范围内,导叶叶片数与潜水泵的流场规律和性能参数（扬程和效率）成正相关关系。最终选择的8叶片数方案能够将潜水泵扬程提高0.59m,效率提高2.31%。（3）GEP算法构建的回归模型能够准确预测出潜水泵扬程和效率,经对比数值计算结果,扬程和效率的预测值与试验值误差（相对误差分别为1.99%和3.29%）均小于5%,表明GEP模型构建合理可靠。（4）分析GEP模型的表达式树及数值公式,进一步预测出:在导叶叶片数、叶片进口安放角、轴向长度和进口宽度四个结构变量中,导叶叶片数和叶片进口安放角均占表达式权重36.36%,对水泵性能的影响最大,与CFD模拟结果一致。（5）分析相应的不同结构导叶压力场和压力监测复合线,结果表明,增加导叶叶片数为z=9时,整体压力变化较其他方案明显;一定范围内（26°-33°）,叶片进口安放角增加时与压力变化呈明显的负相关。进一步证实了该模型预测结果合理。数值模拟结合GEP算法,可准确的揭示影响水泵性能的关键结构。
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