[發(fā)明專利]一種大型立式軸流泵裝置整體型線協(xié)同生成方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202211428225.8
• 申請日: 2022-11-15
• 公開（公告）號: CN115859497A
• 公開（公告）日: 2023-03-28
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 石麗建;徐添;陳北帥;王麗;江宇航;柴耀;韓逸;陳奕宇
• 申請（專利權(quán)）人: 揚州大學(xué)
• 主分類號: G06F30/17
• 分類號: G06F30/17;G06F30/28;F04D29/18;G06F113/08;G06F119/14
• 代理公司: 南京蘇科專利代理有限責(zé)任公司 32102
• 代理人: 董旭東;王峰

1.一種大型立式軸流泵裝置整體型線協(xié)同生成方法，其特征在于，包括如下步驟：

(1)葉輪參數(shù)確定：

①限制nD值，相當(dāng)于限制葉片進(jìn)口外徑的相對速度，將選定的nD值代入其中n_a為單位水泵轉(zhuǎn)速，H為泵站設(shè)計揚程；

②確定流量系數(shù)和比轉(zhuǎn)速ns＝500～1600后，根據(jù)相似理論和現(xiàn)有泵站結(jié)果綜合計算水泵轉(zhuǎn)速/其中n為水泵轉(zhuǎn)速，ns為水泵比轉(zhuǎn)速，H為泵站揚程，Q為泵站流量；

③確定葉輪直徑D值：將①中求得的單位水泵轉(zhuǎn)速n_a與②中求得的水泵轉(zhuǎn)速n，代入中，求得D值；

(2)確定立式軸流泵裝置各部分設(shè)計參數(shù)：

Ⅰ.所述葉輪域的幾何參數(shù)包括：輪轂進(jìn)口到中心型線徑向距離Z1，輪緣進(jìn)口處到中心型線的徑向距離Z2，輪轂出口到中心型線的徑向距離Z3，輪轂出口處至中心型線的徑向距離Z4，葉輪進(jìn)口至中心型線的軸向距離L1，葉輪出口至中心型線的軸向距離L2，其表達(dá)式為：

式中：為葉輪的輪轂比，/l1，l2，α₁，α₂，α₃，α₄為模型泵數(shù)據(jù)；

根據(jù)以上參數(shù)確定葉輪中心型線O1O2，選定葉輪中心為坐標(biāo)原點O(0,0)，以葉輪軸向且順?biāo)鞣较驗閥軸正向，徑向且從輪轂到輪緣方向為x軸正向，A1、B1、C1、D1、E1、F1、G1、H1分別為葉輪域中輪轂、輪緣的各點坐標(biāo)，均可用已知的Z1、Z2、Z3、Z4、L1、L2表達(dá)，具體坐標(biāo)如下：A1(-Z1,-L1),B1(-Z2,-L1),G1(-Z3,L2),H1(-Z4,L2),O1(0,-L1),O2(0,L2)；所述葉輪域的外型線包括葉輪進(jìn)口型線O1B1，葉輪出口型線O2H1，輪緣自下而上直線段B1D1，圓弧段D1F1，直線段F1H1，并通過葉輪中心型線O1O2對稱后得到葉輪域整體型線；

Ⅱ.導(dǎo)葉體的主要幾何參數(shù)：導(dǎo)葉進(jìn)口至出口軸向距離L3，導(dǎo)葉輪轂出口至中心型線徑向距離Z5，其表達(dá)式為：

Z₅＝Z₄+L₃sinβ，式中：β為導(dǎo)葉擴(kuò)散角取值2°～4°，l3為模型泵數(shù)據(jù)；

G2、H2、I1、J1、O3、O4分別為導(dǎo)葉體中輪轂、輪緣的各點坐標(biāo)，均用已知的Z3、Z4、Z5、L2、L3表達(dá)，具體坐標(biāo)如下：G2(-Z3,L2),H2(-Z4,L2),I1(-Z3,L3),J1(-Z5,L3),O3(0,L2),O4(0,L2+L3)；所述導(dǎo)葉體的外型線包括導(dǎo)葉進(jìn)口型線O3H2，導(dǎo)葉出口型線O4J1，輪緣型線H2J1，并通過中心型線O3O4對稱后得到導(dǎo)葉體整體型線；

Ⅲ.導(dǎo)水錐用來為葉輪室提供均勻的水流，葉輪前導(dǎo)水錐頭部長度取值1.5Z1，A2、B2、K1、O6分別為導(dǎo)水錐外側(cè)進(jìn)口及導(dǎo)水錐頭部的坐標(biāo)，均用已知的參數(shù)表達(dá)，具體坐標(biāo)如下：A2(-Z1,-L1),B2(-Z2,-L1),K1(-Z2,-L1-1.5Z1),O5(0,-L1),O6(0,-L1-1.5Z1)；所述的導(dǎo)水錐的外型線包括進(jìn)口型線O6K1，出口型線O5A2，直線段K1A2，并通過葉輪中心型線O5O6對稱后得到導(dǎo)水錐整體型線；

Ⅳ.進(jìn)水流道設(shè)計參數(shù)：進(jìn)口流速v_j＝Q_d/B_jH_j，進(jìn)水流道寬度與葉輪直徑比值λ1，進(jìn)水流道進(jìn)口到葉輪中心距離與水泵葉輪直徑比值λ2，葉輪中心到進(jìn)水流道底部高程與葉輪直徑比值λ3，進(jìn)水流道喉部高度與葉輪直徑比值λ4，進(jìn)水流道轉(zhuǎn)彎橢圓長軸短軸半徑比值λ5；進(jìn)水流道的直線減縮段和彎曲減縮段的斷面沿流道中心線由進(jìn)口矩形線性漸收縮為圓角矩形再漸變?yōu)閳A形，其中進(jìn)水流道出口斷面與導(dǎo)水錐進(jìn)口斷面聯(lián)接，其中各斷面面積S_i＝X_iY_i-(4-π)r_i²；

其中v_j＝0.5～0.8m/s，Q_d為設(shè)計工況流量，Q_d＝Q，B_j為流道進(jìn)口寬度，H_j為流道進(jìn)口高度，X_i為進(jìn)水流道圓角矩形斷面寬度，Y_i為進(jìn)水流道圓角矩形斷面高度，r_i為進(jìn)水流道圓角半徑；λ1為2.0-2.5；λ2為3.5-4.0；λ3為1.65-2.3；λ4為0.85-1.10；λ5為1.0-1.2；

Ⅴ.出水流道由彎管段和平直管出水段組成，彎曲段引導(dǎo)水流由豎直方向合理轉(zhuǎn)向水平方向，導(dǎo)葉體出口斷面與彎管進(jìn)口斷面聯(lián)接，彎管的兩個圓弧曲線長度差，Lg＝2*Z5，大圓弧的曲率半徑小圓弧的曲率半徑/平直管出水段為連續(xù)漸變的直邊圓角形，以便出水流道各斷面由圓形漸擴(kuò)為矩形，第一個斷面為圓形斷面，圓的半徑R_c＝Z₅，倒圓弧為Z₅，根據(jù)半徑計算得到第一個斷面的面積/最后一個斷面為矩形，矩形的長度控制Y₀＝2R_c，矩形寬度控制為X₀＝R_C，倒圓弧為0，中間斷面面積按線性變化，其控制方程為各斷面面積S_o＝X_oY_o-(4-π)r_o²，各斷面導(dǎo)圓弧半徑r_o與出水流道的長度成正比，從Z₅到0之間線性變化；

其中X_o為出水流道圓角矩形斷面寬度，Y_o為出水流道圓角矩形斷面高度，r_o為出水流道圓角半徑；

(3)根據(jù)以上參數(shù)和參數(shù)坐標(biāo)，在繪圖軟件中直接繪制出整體的立式泵裝置整體斷面型線圖。