[發(fā)明專利]一種抗空蝕離心泵葉輪優(yōu)化設(shè)計方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201110202524.5
• 申請日: 2011-07-20
• 公開（公告）號: CN102251983A
• 公開（公告）日: 2011-11-23
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 郭鵬程;朱國俊;羅興锜;盧金玲;鄭小波
• 申請（專利權(quán)）人: 西安理工大學(xué)
• 主分類號: F04D29/22
• 分類號: F04D29/22
• 代理公司: 西安弘理專利事務(wù)所 61214
• 代理人: 李娜

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于離心泵葉輪制造技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種抗空蝕離心泵葉輪優(yōu)化設(shè)計方法。

背景技術(shù)

離心泵是使用最廣泛的通用機(jī)械之一，在電力工業(yè)領(lǐng)域、化學(xué)工業(yè)領(lǐng)域等都具有廣泛的應(yīng)用。離心泵的作用是根據(jù)離心力原理，使葉輪葉片高速旋轉(zhuǎn)從而帶動水轉(zhuǎn)動并將水甩出，達(dá)到輸送水的目的。

我國現(xiàn)有的離心泵普遍效率較低，空蝕性能差，其主要原因是優(yōu)化設(shè)計方法落后。離心泵內(nèi)部的流動是復(fù)雜的全三維粘性流動，內(nèi)部存在二次流以及分離流動在內(nèi)的復(fù)雜非定常流動，而現(xiàn)在大部分離心泵葉輪的優(yōu)化設(shè)計都是采用一元或二元理論，盡管有的一些廠家和研究所采用的是全三元的設(shè)計方法，但所采用的全三元的設(shè)計方法是基于無粘假設(shè)建立的，無法得出準(zhǔn)確的符合離心泵葉輪內(nèi)部流動特性的葉輪形狀。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種抗空蝕離心泵葉輪優(yōu)化設(shè)計方法，優(yōu)化參數(shù)構(gòu)建科學(xué)，優(yōu)化過程自動化程度高，優(yōu)化后離心泵葉輪葉片效率，空化空蝕性能優(yōu)良。

本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是一種抗空蝕離心泵葉輪優(yōu)化設(shè)計方法，包括以下步驟：

步驟1、得到原始葉輪的周向XY平面上的前蓋板二維翼型骨線G_s、中間二維翼型骨線G_m以及后蓋板二維翼型骨線G_h；

步驟2、采用四點三次貝塞爾曲線分別對上述前蓋板二維翼型骨線G_s、中間二維翼型骨線G_m以及后蓋板二維翼型骨線G_h進(jìn)行參數(shù)化，以得到各骨線的四個控制點P₀，P₁，P₂，P₃的在周向XY平面上的坐標(biāo)，其中，控制點P₀為首點，控制點P₃為末點，控制點P₁和P₂為中間點；

步驟3、構(gòu)建葉輪優(yōu)化參數(shù)：

步驟3.1、構(gòu)建前蓋板二維翼型骨線G_s的撓度參數(shù)C₁和C₂：

連接前蓋板二維翼型骨線G_s的控制點P₀和P₁，以及控制點P₂和P₃，延長直線P₀P₁和直線P₂P₃并交于Q點，令：則P₁和P₂點坐標(biāo)滿足：其中，c₁∈[0，1]，c₂∈[0，1]；

步驟3.2、依照步驟3.1得到中間二維翼型骨線G_m的撓度參數(shù)C₃和C₄，以及后蓋板二維翼型骨線G_h的撓度參數(shù)C₅和C₆；

步驟3.3、定義前蓋板二維翼型骨線G_s、中間二維翼型骨線G_m以及后蓋板二維翼型骨線G_h各自控制點P₀和P₃的變化量：

將前蓋板二維翼型骨線G_s的控制點P₀的柱坐標(biāo)為(r_s，θ_s)，中間二維翼型骨線G_m的控制點P₀的柱坐標(biāo)為(r_m，θ_m)，后蓋板二維翼型骨線G_h的控制點P₀的柱坐標(biāo)為(r_h，θ_h)；定義各控制點P₀的r坐標(biāo)的優(yōu)化變化量為Δr_s，Δr_m，Δr_h，定義各控制點P₀的θ的坐標(biāo)變化量為Δθ_s，Δθ_m，Δθ_h；