[發明專利]基于弱可壓流動分析的大功率離心泵水力性能預測方法

有效

• 申請號: 201810180493.X
• 申請日: 2018-03-05
• 公開（公告）號: CN108506223B
• 公開（公告）日: 2019-09-24
• 發明（設計）人: 朱祖超;徐濤;崔寶玲;翟璐璐
• 申請（專利權）人: 浙江理工大學
• 主分類號: F04D15/00
• 分類號: F04D15/00;F04D1/06;F04D29/42;G06F17/50
• 代理公司: 杭州中成專利事務所有限公司 33212
• 代理人: 金祺

1.基于弱可壓流動分析的大功率離心泵水力性能預測方法，其特征在于，包括如下步驟：

1)、新的亞格子應力模型的確立；

引入速度梯度非線性項和螺旋度對亞格子應力的影響項，采用質點軌跡拉格朗日時間平均，在濾波尺度函數中考慮當地速度信息的各向異性修正；采用聯合約束應力模式：

式中τ_ij為亞格子應力張量，為次濾波動態確定的應力項，為速度梯度非線性項，為螺旋度對亞格子應力的影響項；L_ij是里昂納特應力；

采用在質點軌跡上進行時間平均的拉格朗日軌跡平均法，來代替動態應力模式的系綜平均，質點軌跡拉格朗日時間平均：

基于當地速度場信息的各向異性修正方法：

對Δ_x/Δ_z～1和Δ_y/Δ_z～1的近似各向同性網格亞格子漩渦系數可將公式中的Δ用Δ_eq取代；同時，考慮到離心泵內不同方向上速度存在較大的差距，擬基于當地速度場信息的各向異性修正方法，將局部流場信息引入到過濾器中，即：

其中，a₁＝Δ_x/Δ_z，a₂＝Δ_y/Δ_z，為體現速度場信息的各向異性的自變量，為當地速度矢量，體現主流動和次流動在濾波尺度中的不同權重；Δ_x、Δ_y和Δ_z為實際流動的大渦數值模擬計算中各個方向上的過濾長度；

2)、泵內全流場的數值計算，得到水力性能預測的基礎數據；

3)、根據水力性能預測的基礎數據計算揚程、水力效率和汽蝕余量。

2.根據權利要求1所述的基于弱可壓流動分析的大功率離心泵水力性能預測方法，其特征在于，步驟2)包括：

2.1)設定大功率離心泵的工況，然后通過驗證離心泵的工況各項參數的準確性；

2.2)計算域劃分，將大功率離心泵的計算區域劃分為主流動區域和間隙流動區域；

2.3)確定計算區域的計算網格，得到旋轉角速度ω、葉片工作面、背面和前后蓋板內、外表面的力矩之和M、離心泵進、出口法蘭中心高度差ΔZ、全流場計算指定流量下的最低壓力p_min和全流場計算指定流量下的飽和蒸汽壓p_s。

3.根據權利要求2所述的基于弱可壓流動分析的大功率離心泵水力性能預測方法，其特征在于，步驟3)包括：

3.1)、揚程的計算算式為：

H為揚程；ΔZ為離心泵進、出口法蘭中心高度差；g為重力加速度；ρ為空氣密度；P_out為泵出口壓力；P_in為泵進口壓力；

3.2)、水力效率的計算算式為：

η為水力效率；M為葉片工作面、背面和前后蓋板內、外表面的力矩之和；ω代表旋轉角速度；Q為對應流量；ρ為空氣密度；

3.3)、汽蝕余量的計算算式為：

NPSH為汽蝕余量；p_min為全流場計算指定流量下的最低壓力，p_s為全流場計算指定流量下的飽和蒸汽壓；ρ為空氣密度。