【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】
本申請涉及軸流泵葉片設(shè)計，尤其涉及一種高效低壓力脈動軸流泵葉片設(shè)計方法及裝置、電子設(shè)備。
技術(shù)介紹
1、軸流泵作為最為常見的水力機械，其具有低揚程，大流量的特點，被廣泛應(yīng)用于農(nóng)田灌溉、城市污水排水系統(tǒng)、水網(wǎng)樞紐調(diào)水等行業(yè)，對于高性能軸流泵的需求持續(xù)增強。
2、葉輪作為軸流泵的核心部件，對軸流泵的內(nèi)部流動有重要影響，傳統(tǒng)葉輪設(shè)計一般通過升力法、保角變換法、奇點分布法，所涉及的設(shè)計參數(shù)較多，設(shè)計流程復(fù)雜。
技術(shù)實現(xiàn)思路
1、本申請實施例的目的是提供一種高效低壓力脈動軸流泵葉片設(shè)計方法及裝置、電子設(shè)備，以解決相關(guān)技術(shù)中存在的設(shè)計流程復(fù)雜的技術(shù)問題，以提高揚程、降低內(nèi)部流動損失和壓力脈動。
2、根據(jù)本申請實施例的第一方面，提供一種高效低壓力脈動軸流泵葉片設(shè)計方法，包括：
3、根據(jù)預(yù)定外特性要求確定軸流泵的結(jié)構(gòu)設(shè)計參數(shù)，所述外特性要求包括揚程、效率、流量、出口壓力，所述結(jié)構(gòu)設(shè)計參數(shù)包括葉片輪轂比、葉片數(shù)、沖角、葉柵稠度和軸流泵進出口直徑；
4、根據(jù)所述結(jié)構(gòu)設(shè)計參數(shù)，建立軸流泵固體域三維模型，并在所述軸流泵固體域三維模型基礎(chǔ)上進行流體域提取，對所述流體域進行數(shù)值仿真計算，所述數(shù)值仿真計算包括軸流泵全工況的外特性計算、內(nèi)部流動計算以及壓力脈動計算；
5、對于所述數(shù)值仿真計算的結(jié)果進行分析，考慮葉輪結(jié)構(gòu)對軸流泵性能起重要因素，基于圓柱層流無關(guān)性假設(shè)和多曲率控制對軸流泵葉片凹凸表面的關(guān)鍵幾何參數(shù)進行優(yōu)化，并設(shè)置若干組葉片凹凸表面，所述關(guān)鍵幾
6、對若干組葉片凹凸表面的軸流泵進行數(shù)值仿真計算，根據(jù)軸流泵數(shù)值仿真計算得到的綜合性能與葉片凹凸表面關(guān)鍵幾何參數(shù)的最優(yōu)化選擇，進而得到基于葉片表面多曲率控制的高效低壓力脈動軸流泵葉片設(shè)計幾何參數(shù)，所述綜合性能包括外特性、內(nèi)部流動性能、壓力脈動性能。
7、可選的，根據(jù)所述結(jié)構(gòu)設(shè)計參數(shù)，建立軸流泵固體域三維模型，并在所述軸流泵固體域三維模型基礎(chǔ)上進行流體域提取，對所述流體域進行數(shù)值仿真計算，包括以下子步驟：
8、根據(jù)已經(jīng)確定的結(jié)構(gòu)設(shè)計參數(shù)建立固體域三維模型，對軸流泵固體域三維模型進行流體域三維模型抽取，再對所述流體域三維模型進行網(wǎng)格劃分處理；
9、網(wǎng)格劃分處理后，對所述流體域三維模型進行數(shù)值仿真，在外特性計算和內(nèi)部流動計算時，按照軸流泵全工況條件對轉(zhuǎn)速、流速、進口壓力條件進行設(shè)置，在壓力脈動計算時，在流體域三維模型上設(shè)置監(jiān)測點以監(jiān)測壓力脈動；
10、對軸流泵進行流線、湍動能分布、渦結(jié)構(gòu)分布進行分析，比較不同葉片凹凸表面的外特性和壓力脈動。
11、可選的，對若干組葉片凹凸表面的軸流泵進行數(shù)值仿真計算，根據(jù)軸流泵數(shù)值仿真計算得到的綜合性能與葉片凹凸表面關(guān)鍵幾何參數(shù)的最優(yōu)化選擇，包括：
12、對若干組葉片凹凸表面的軸流泵進行數(shù)值仿真計算，采用對比分析法比較不同葉片凹凸表面軸流泵數(shù)值仿真計算得到的揚程、效率、流線、湍動能及渦結(jié)構(gòu)關(guān)聯(lián)參數(shù)，在此基礎(chǔ)上確定綜合性能與葉片凹凸表面關(guān)鍵幾何參數(shù)的最優(yōu)化選擇，所述綜合性能包括外特性、內(nèi)部流動性能、壓力脈動性能。
13、根據(jù)本申請實施例的第二方面，提供一種高效低壓力脈動軸流泵葉片設(shè)計裝置，包括：
14、參數(shù)確定模塊，用于根據(jù)預(yù)定外特性要求確定軸流泵的結(jié)構(gòu)設(shè)計參數(shù)，所述外特性要求包括揚程、效率、流量、出口壓力，所述結(jié)構(gòu)設(shè)計參數(shù)包括葉片輪轂比、葉片數(shù)、沖角、葉柵稠度和軸流泵進出口直徑；
15、建模仿真模塊，用于根據(jù)所述結(jié)構(gòu)設(shè)計參數(shù)，建立軸流泵固體域三維模型，并在所述軸流泵固體域三維模型基礎(chǔ)上進行流體域提取，對所述流體域進行數(shù)值仿真計算，所述數(shù)值仿真計算包括軸流泵全工況的外特性計算、內(nèi)部流動計算以及壓力脈動計算；
16、仿真結(jié)果分析模塊，用于對于所述數(shù)值仿真計算的結(jié)果進行分析，考慮葉輪結(jié)構(gòu)對軸流泵性能起重要因素，基于圓柱層流無關(guān)性假設(shè)和多曲率控制對軸流泵葉片凹凸表面的關(guān)鍵幾何參數(shù)進行優(yōu)化，并設(shè)置若干組葉片凹凸表面，所述關(guān)鍵幾何參數(shù)為葉片凹凸表面布置位置、長度、寬度、突起高度以及凸起半徑；
17、仿真優(yōu)化模塊，用于對若干組葉片凹凸表面的軸流泵進行數(shù)值仿真計算，根據(jù)軸流泵數(shù)值仿真計算得到的綜合性能與葉片凹凸表面關(guān)鍵幾何參數(shù)的最優(yōu)化選擇，進而得到基于葉片表面多曲率控制的高效低壓力脈動軸流泵葉片設(shè)計幾何參數(shù)，所述綜合性能包括外特性、內(nèi)部流動性能、壓力脈動性能。
18、根據(jù)本申請實施例的第二方面，提供一種電子設(shè)備，包括：
19、一個或多個處理器；
20、存儲器，用于存儲一個或多個程序；
21、當(dāng)所述一個或多個程序被所述一個或多個處理器執(zhí)行，使得所述一個或多個處理器實現(xiàn)如第一方面所述的方法。
22、根據(jù)本申請實施例的第二方面，提供一種計算機可讀存儲介質(zhì)，其上存儲有計算機指令，該指令被處理器執(zhí)行時實現(xiàn)如第一方面所述方法的步驟。
23、本申請的實施例提供的技術(shù)方案可以包括以下有益效果：
24、由上述實施例可知，本申請從軸流泵優(yōu)化設(shè)計角度出發(fā)，采用一種全新的軸流泵葉片的設(shè)計方法來對軸流泵的效率壓力脈動進行控制。該專利技術(shù)采用了在葉輪上布置凹凸不平表面，通過仿真計算加以試驗驗證，得到軸流泵綜合性能與葉片凹凸表面關(guān)鍵幾何參數(shù)的最優(yōu)化選擇，克服了葉片設(shè)計復(fù)雜的問題，根據(jù)優(yōu)化后的關(guān)鍵幾何參數(shù)設(shè)計出的葉片可以改善流體在泵內(nèi)部的流動情況，減少湍動能，改善流動分離和壓力脈動，從而減小流體在泵內(nèi)部能量損耗，實現(xiàn)了軸流泵高效低壓力脈動要求。
25、應(yīng)當(dāng)理解的是，以上的一般描述和后文的細節(jié)描述僅是示例性和解釋性的，并不能限制本申請。
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1.一種高效低壓力脈動軸流泵葉片設(shè)計方法，其特征在于，包括：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于：根據(jù)所述結(jié)構(gòu)設(shè)計參數(shù)，建立軸流泵固體域三維模型，并在所述軸流泵固體域三維模型基礎(chǔ)上進行流體域提取，對所述流體域進行數(shù)值仿真計算，包括以下子步驟：
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于：對若干組葉片凹凸表面的軸流泵進行數(shù)值仿真計算，根據(jù)軸流泵數(shù)值仿真計算得到的綜合性能與葉片凹凸表面關(guān)鍵幾何參數(shù)的最優(yōu)化選擇，包括：
4.一種高效低壓力脈動軸流泵葉片設(shè)計裝置，其特征在于，包括：
5.一種電子設(shè)備，其特征在于，包括：
6.一種計算機可讀存儲介質(zhì)，其上存儲有計算機指令，其特征在于，該指令被處理器執(zhí)行時實現(xiàn)如權(quán)利要求1-3中任一項所述方法的步驟。
【技術(shù)特征摘要】
1.一種高效低壓力脈動軸流泵葉片設(shè)計方法，其特征在于，包括：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于：根據(jù)所述結(jié)構(gòu)設(shè)計參數(shù)，建立軸流泵固體域三維模型，并在所述軸流泵固體域三維模型基礎(chǔ)上進行流體域提取，對所述流體域進行數(shù)值仿真計算，包括以下子步驟：
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于：對若干組葉片凹凸表面的軸流泵進行數(shù)值仿...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：朱祖超，賈曉奇，鐘少森，任啟樂，劉廣兵，
申請(專利權(quán))人：通用機械關(guān)鍵核心基礎(chǔ)件創(chuàng)新中心安徽有限公司，
類型：發(fā)明
國別省市：
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