[發明專利]旋轉離心葉輪水力阻尼比的定量預測方法

有效

• 申請號: 202010163619.X
• 申請日: 2020-03-10
• 公開（公告）號: CN111428349B
• 公開（公告）日: 2022-09-13
• 發明（設計）人: 姚志峰;曾永順;劉婧;張世杰;王福軍;肖若富
• 申請（專利權）人: 中國農業大學
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20;G06F111/10;G06F113/08
• 代理公司: 北京路浩知識產權代理有限公司 11002
• 代理人: 麻雪梅

1.一種旋轉離心葉輪水力阻尼比的定量預測方法，其特征在于，包括：

步驟S1，提取濕模態振型和對應的幅值；

步驟S2，獲取所述濕模態振型的模態質量；

步驟S3，將第N階所述濕模態振型導入，按照固有頻率做周期性振動，輸入旋轉速度進行單向流固耦合計算；

步驟S4，將旋轉離心葉輪表面單位面積上的流體做功進行面積分，累加M個周期內所有時間的模態做功并取平均值以得到一個周期內的模態做功；

步驟S5，根據第N階所述濕模態振型的固有頻率、所述濕模態振型的模態質量、所述幅值和一個周期內的所述模態做功，計算得到水力阻尼比；

所述步驟S3中的所述單向流固耦合計算包括：采用動態分層模型的動網格技術，導入所述濕模態振型并按照固有頻率做周期性振動后，將流場非定常計算穩定的結果作為初始條件重新計算；

所述流場非定常計算穩定包括：根據旋轉離心葉輪的流道內的壓力脈動峰峰值作為關鍵參數進行網格單元數無關性和時間步長無關性檢查，選擇合適的網格單元數和時間步長后繼續進行K個旋轉離心葉輪旋轉周期的非定常計算。

2.根據權利要求1所述的旋轉離心葉輪水力阻尼比的定量預測方法，其特征在于，所述步驟S1包括：基于數值模擬計算得到旋轉離心葉輪的干模態振型、濕模態振型和兩者對應的固有頻率，找到第N階所述干模態振型和所述濕模態振型對應的干模態和濕模態，將第N階的所述濕模態振型導出，按位移大小排序，提取絕對值最大的位移。

3.根據權利要求2所述的旋轉離心葉輪水力阻尼比的定量預測方法，其特征在于，所述步驟S2包括：將第N階所述干模態振型進行歸一化，根據所述干模態振型儲存的動能計算得到第N階所述干模態的模態質量，再根據第N階所述干模態和所述濕模態的固有頻率，計算得到第N階所述濕模態的所述模態質量。

4.根據權利要求1所述的旋轉離心葉輪水力阻尼比的定量預測方法，其特征在于，在所述步驟S1中，所述提取濕模態振型和對應的幅值包括：將三維旋轉離心葉輪的網格單元的網格節點坐標和對應的3個方向的位移共同導出，將3個方向的位移進行排序，提取絕對值最大的位移。

5.根據權利要求3所述的旋轉離心葉輪水力阻尼比的定量預測方法，其特征在于，在所述步驟S2中，將第N階所述干模態振型進行無量綱化，累加旋轉離心葉輪中的每個網格單元儲存的動能以獲得總動能，基于所述總動能和固有頻率得到所述干模態振型的模態質量。

6.根據權利要求1所述的旋轉離心葉輪水力阻尼比的定量預測方法，其特征在于，在所述步驟S3中，流固耦合交界面運動主動控制的方法，能夠定量的輸入繞旋轉離心葉輪的水體域的旋轉速度。

7.根據權利要求6所述的旋轉離心葉輪水力阻尼比的定量預測方法，其特征在于，所述流固耦合交界面運動主動控制的方法包括：采用動態分層模型的動網格技術，將第N階所述濕模態振型的節點坐標和位移導入到流場中，并控制所述位移按照固有頻率做正弦運動。

8.根據權利要求1所述的旋轉離心葉輪水力阻尼比的定量預測方法，其特征在于，在所述步驟S4中，動邊界旋轉流場模態做功的提取包括基于所述單向流固耦合計算結果，將所述旋轉離心葉輪表面的單位面積上的流體做功進行面積分，得到一個時間步長內的模態做功，在第11個固有頻率到第20個固有頻率的振動周期內，將所有時間步長的模態做功累加并取平均值后以得到一個振動周期內的模態做功。