[發明專利]一種離心泵葉輪口環間隙泄漏量的仿真估算方法

有效

• 申請號: 202110488023.1
• 申請日: 2021-05-06
• 公開（公告）號: CN113297809B
• 公開（公告）日: 2022-04-26
• 發明（設計）人: 張翮輝;常春平;游浩林
• 申請（專利權）人: 湘潭大學
• 主分類號: G06F30/28
• 分類號: G06F30/28;G06F30/23;G06F30/17;G06T17/20;G06F119/14
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1.一種離心泵葉輪口環間隙泄漏量的仿真估算方法，用于結合計算機仿真分析估算特定輸送流量下離心泵葉輪和口環之間間隙的泄漏流量，其特征在于，包括以下步驟：

步驟(1)、繪制離心泵內部水體三維裝配圖，分隔并標記與葉輪口環間隙相接觸的零件的接觸面：

繪制包括吸水室、壓水室、葉輪區域以及葉輪口環間隙在內的離心泵內部水體三維裝配圖，并針對與葉輪口環間隙相接觸的零件，在這些零件上分隔并標記這些零件與葉輪口環間隙之間的接觸面；

步驟(2)、在忽略葉輪口環間隙的情況下，使用計算流體力學軟件計算獲得與葉輪口環間隙相接觸的零件的接觸面上的壓力分布：

針對步驟(1)繪制的三維裝配圖，去除葉輪口環間隙零件，劃分網格，使用計算流體力學軟件工具進行離心泵內部全流動區域的仿真計算，獲得特定輸送流量下與葉輪口環間隙相接觸的零件的接觸面上的壓力分布數據矩陣；

步驟(3)、針對需估算泄漏量的某一葉輪口環間隙，選取步驟(2)獲得的相應壓力分布數據矩陣作為其進出口邊界條件信息，使用計算流體力學軟件計算獲得其泄漏流量仿真值Q_n和進出口面之間的平均壓力差值ΔP：

確定需要估算泄漏量的某一個葉輪口環間隙，從步驟(1)獲得的裝配體中提取其對應的零件三維圖，劃分網格，并從步驟(2)獲得的數據矩陣中，提取與該葉輪口環間隙相接觸的接觸面上的壓力分布數據矩陣作為該葉輪口環間隙的進出口邊界條件信息，使用計算流體力學軟件計算獲得其泄漏流量仿真值Q_n，并由其出口面的平均壓力值減去進口面的平均壓力值獲得進出口面之間的平均壓力差值ΔP；

步驟(4)、針對步驟(3)獲得的需估算泄漏量的某一葉輪口環間隙的泄漏流量仿真值Q_n和進出口面之間的平均壓力差值ΔP，計算該葉輪口環間隙的阻力系數ζ_n：

式(1)中，g為重力加速度，單位為m/s²；ΔP為以水柱高度表示的葉輪口環間隙進出口面之間的平均壓力差值，單位為m；S為葉輪口環間隙內與泄漏流體流動方向垂直的橫截面的面積，單位為m²；Q_n為葉輪口環間隙泄漏流量仿真值，單位為m³/s；

步驟(5)、針對步驟(3)獲得的需估算泄漏量的某一葉輪口環間隙進出口面之間的平均壓力差值ΔP和步驟(4)獲得的該葉輪口環間隙的阻力系數ζ_n，計算該葉輪口環間隙的泄漏流量估算值Q：

式(2)中，ζ₁為葉輪口環間隙與其進口附近流體域之間的突然縮小局部阻力系數值，ζ₁取值在0.8至1.2之間；ζ₂為葉輪口環間隙與其出口附近流體域之間的突然擴大局部阻力系數值，ζ₂取值在0.2至0.5之間；ζ_n為步驟(4)計算得到的葉輪口環間隙的阻力系數；g為重力加速度，單位為m/s²；ΔP為步驟(3)獲得的、以水柱高度表示的葉輪口環間隙進出口面之間的平均壓力差值，單位為m；S為葉輪口環間隙內與泄漏流體流動方向垂直的橫截面的面積，單位為m²。

2.權利要求1所述的離心泵葉輪口環間隙泄漏量的仿真估算方法，其特征在于，步驟(2)具體分為以下子步驟：

子步驟(2.1)、針對步驟(1)繪制的三維裝配圖，去除葉輪口環間隙零件后，重新裝配并獲得包括吸水室、壓水室和葉輪區域在內的離心泵內部水體三維裝配圖；

子步驟(2.2)、針對子步驟(2.1)獲得的離心泵內部水體三維裝配圖，劃分網格，設置邊界條件，使用計算流體力學軟件工具，進行特定輸送流量下離心泵內部全流動區域的仿真計算；

子步驟(2.3)、依次提取與葉輪口環間隙相接觸的接觸面上的壓力分布數據，形成若干數據矩陣，其中每一個與葉輪口環間隙相接觸的接觸面對應一個壓力分布數據矩陣。