[發明專利]基于奇點分布法的軸流葉輪翼型設計方法

有效

• 申請號: 201310429195.7
• 申請日: 2013-09-18
• 公開（公告）號: CN103473422A
• 公開（公告）日: 2013-12-25
• 發明（設計）人: 嚴敬;周緒成
• 申請（專利權）人: 成都市永益泵業有限公司
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50;F04D29/18
• 代理公司: 成都金英專利代理事務所(普通合伙) 51218
• 代理人: 袁英

1.基于奇點分布法的軸流葉輪翼型設計方法，其特征在于：它包括以下步驟：

S1：計算總體及各流面的基本幾何和流動參數；

S2：計算各流面基本翼型骨線節點上各分速度及骨線節點位置；

S3：循環完成所有流面上的骨線運算，程序結束。

2.根據權利要求1所述的基于奇點分布法的軸流葉輪翼型設計方法，其特征在于：所述的步驟S1包括以下子步驟：

S101：確定計算流面個數；

S102：循環計算各流面半徑，計算各流面葉柵稠密度l/t、柵距t及弦長l；

S103：根據用戶給定的泵在設計點的性能參數，循環計算各計算流面上均勻流大小W∞和流動方向角β∞，進一步計算各流面上均勻流的水平及鉛垂分量W∞u、W∞z，

S104：確定各流面的沖角α后，循環計算各流面上翼型安放角β_e；

S105：循環計算各流面上繞單個翼型的環量Γ_B；

S106：以插值方法獲取反映孤立翼型和柵中翼型性能差異的系數l_n的插值方程；

S107：根據各流面上已知的翼型安放角β_e和葉柵稠密度l/t確定流面的A₀值，并由此及Γ_B值循環計算各流面的系數A₁。

3.根據權利要求1所述的基于奇點分布法的軸流葉輪翼型設計方法，其特征在于：所述的步驟S2包括一個基本翼型骨線節點上各分速度的計算步驟和一個基本翼型骨線節點位置計算步驟：

基本翼型骨線節點上各分速度的計算步驟包括：

S211：將基本翼型骨線節點各點的速度分解為三項：

（1）由基本翼型骨線上的連續分布渦產生的誘導速度V_1u,V_1z；

（2）由除開基本翼型的其余翼型的連續分布渦產生的誘導速度V_2u,V_2z；

（3）均勻流的速度分量W∞u，W∞z；

S212：將一流面的長l翼型骨線等分成6段，在各節點上，由于基本翼型上的連續分布渦產生的誘導速度的兩個分量V_1u,V_1z，由下式計算，V1u=-Vysinβe=-(A02+A1s0/l)sinβeV1z=Vycosβe=(A02+A1s0/l)cosβe;]]>

S213：計算各分點S₀上的a(s_o,-3l/6),a(s_o,-2l/6),......,a(s_o,3l/6)值及b值，計算流面翼型骨線各分點上的V_2u,V_2z：

將一流面上的7個分點從下向上編號，編號分別為0，1，……6，在程序中形成一個7×7的方矩數組a(7,7)，數組元素a(m,k)(m,k＝0,1,2,......6)表示編號為m的點渦在編號為k的計算點產生的誘導速度的水平分量；

該方陣關于主對角線反對稱，且平行于主對線的直線上的元素相等；

正弦函數和雙曲正弦函數都是奇函數，余弦函數和雙曲余弦函數都是偶函數，由函數的奇偶性，可以看出a(i,j)＝-a(j,i)，其中i∈[0，6]，j∈[0，6]，每對關于主對角線對稱的元素都有這一特性；

首先計算主對角線右上方的全部元素，以u1,z1表示流面骨線上任意兩個相鄰計算點的橫坐標與縱坐標之差，在同一流面上這是兩個常數；在變量p一定時（p=0，1，2，……6），q從p+1到6循環，計算p，q代表的兩點的橫、縱坐標之差2π(u₀-u)/t,2π(z₀-z)/t，進一步計算sh[2π(z₀-z)/t],ch[2π(z₀-z)/t],cos[2π(u₀-u)/t]，將這些值代入式a(s0,s)=-12·sh[2πt(z0-z)]ch(2πt(z0-z))-cos(2πt(u0-u))+t2πz0-z(z0-z)2+(u0-u)2]]>中，即可獲得方陣右上角全部a(s₀.s)值；由方陣元素的負對稱性，形成主對角線元素左下方全部元素；主對線上n+1個元素全部置0；

在利用式：

V2U=12560·πlt334a(x0,-3l6)A0+630a(x0,-2l6)A0+210a(x0,-2l6)A1-180a(x0,-l6)A0-120a(x0,-l6)A1+460a(x0,0)A0+460a(x0,0)A1-90a(x0,l6)A0-120a(x0,l6)A0+126a(x0,2l6)A0+210a(x0,2l6)A1]]>計算一個流面骨線上的V_2u時，調用方陣元素即可得到a(s_o,-3l/6),a(s_o,-2l/6),......,a(s_o,3l/6)值，以同樣方法形成b方程的全部元素；

基本翼型骨線節點位置計算步驟為：在確定了骨線上各分點的全部速度分量后，以公式確定各分點上的β角，并得到最終骨線上各分點位置的坐標。

4.根據權利要求1所述的基于奇點分布法的軸流葉輪翼型設計方法，其特征在于：所述的翼型骨線上的旋渦密度函數為：或r(s)=A01-s/(l/2)1+s/(l/2)+A11-[s/(l/2)]2;]]>附加項為：f(θ)=A0tgθ2,]]>或f(s)=A01-s/(l/2)1+s/(l/2),]]>其中，l表示計算翼型的弦長，s表示弦上計算節點的曲線坐標，A₀與A₁是密度函數r(s)的兩個系數，變換量θ由cosθ＝s/(l/2)定義。