本發(fā)明涉及離心泵設(shè)計(jì)領(lǐng)域，特別是涉及一種離心泵葉輪入口安放角確定方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

在離心泵葉輪之前安裝誘導(dǎo)輪是改善離心泵汽蝕性能的主要措施之一，誘導(dǎo)輪具有一定的做功能力，其通過提高葉輪吸入口液體壓強(qiáng)的方式，能避免在離心泵葉輪內(nèi)發(fā)生氣蝕，從而確保泵機(jī)組穩(wěn)定運(yùn)行。但是，目前缺少誘導(dǎo)輪和離心泵葉輪之間的協(xié)同匹配設(shè)計(jì)解決方案，使得在葉輪前安裝誘導(dǎo)輪這一措施，存在如下問題：由于離心泵葉輪入口安放角由葉輪入口流場結(jié)構(gòu)決定，流體經(jīng)前置誘導(dǎo)輪之后，具有一定的環(huán)量，該環(huán)量會重置葉輪入口流場結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致葉輪入口液流角較大范圍偏離葉輪入口安放角，從而增大葉輪入口沖角，而入口沖角增大進(jìn)而又會增大入口處沖擊損失，降低離心泵的效率。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

基于此，有必要提供一種離心泵葉輪入口安放角確定方法及系統(tǒng)，由誘導(dǎo)輪出口流場結(jié)構(gòu)確定離心泵葉輪入口安放角，使得誘導(dǎo)輪和離心泵葉輪之間協(xié)同匹配，從而提高離心泵的效率。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了如下方案：

一種離心泵葉輪入口安放角確定方法，包括：

構(gòu)建誘導(dǎo)輪網(wǎng)格模型；

在所述誘導(dǎo)輪網(wǎng)格模型的出口面上確定至少三個圓線；

采用流場計(jì)算方法計(jì)算所述圓線的誘導(dǎo)輪出口液流角；

基于所述誘導(dǎo)輪出口液流角計(jì)算離心泵葉輪入口安放角。

可選的，所述構(gòu)建誘導(dǎo)輪網(wǎng)格模型，具體包括：

構(gòu)建變螺距誘導(dǎo)輪三維模型；

對所述變螺距誘導(dǎo)輪三維模型的誘導(dǎo)輪流體域進(jìn)行三維幾何建模，得到流體域幾何模型；

對所述流體域幾何模型進(jìn)行網(wǎng)格劃分，得到所述誘導(dǎo)輪網(wǎng)格模型。

可選的，所述在所述誘導(dǎo)輪網(wǎng)格模型的出口面上確定至少三個圓線，具體包括：

在所述誘導(dǎo)輪網(wǎng)格模型的出口面上確定第一圓線、第二圓線和第三圓線；所述第一圓線為位于所述誘導(dǎo)輪網(wǎng)格模型的出口面且距離輪轂第一設(shè)定距離的流線；所述第二圓線為位于所述誘導(dǎo)輪網(wǎng)格模型的出口面中間的流線；第三圓線為位于所述誘導(dǎo)輪網(wǎng)格模型的出口面且距離輪緣第二設(shè)定距離的流線。

可選的，所述采用流場計(jì)算方法計(jì)算所述圓線的誘導(dǎo)輪出口液流角，具體包括：

設(shè)置邊界條件；

在所述圓線上選取設(shè)定數(shù)量的點(diǎn)；

基于所述邊界條件，采用流場計(jì)算方法計(jì)算各點(diǎn)的圓周方向分速度和軸向速度；

由所述圓周方向分速度和所述軸向速度計(jì)算對應(yīng)點(diǎn)的出口液流角；

計(jì)算所述圓線上所有點(diǎn)的出口液流角的均值，得到所述誘導(dǎo)輪出口液流角。

可選的，所述基于所述誘導(dǎo)輪出口液流角計(jì)算離心泵葉輪入口安放角，具體包括：

由所述誘導(dǎo)輪出口液流角和沖角，計(jì)算所述離心泵葉輪入口安放角。

本發(fā)明還提供了一種離心泵葉輪入口安放角確定系統(tǒng)，包括：

模型構(gòu)建模塊，用于構(gòu)建誘導(dǎo)輪網(wǎng)格模型；

圓線確定模塊，用于在所述誘導(dǎo)輪網(wǎng)格模型的出口面上確定至少三個圓線；

液流角計(jì)算模塊，用于采用流場計(jì)算方法計(jì)算所述圓線的誘導(dǎo)輪出口液流角；

安放角計(jì)算模塊，用于基于所述誘導(dǎo)輪出口液流角計(jì)算離心泵葉輪入口安放角。

可選的，所述模型構(gòu)建模塊，具體包括：

第一構(gòu)建單元，用于構(gòu)建變螺距誘導(dǎo)輪三維模型；

第二構(gòu)建單元，用于對所述變螺距誘導(dǎo)輪三維模型的誘導(dǎo)輪流體域進(jìn)行三維幾何建模，得到流體域幾何模型；

劃分單元，用于對所述流體域幾何模型進(jìn)行網(wǎng)格劃分，得到所述誘導(dǎo)輪網(wǎng)格模型。

可選的，所述圓線確定模塊，具體包括：

圓線確定單元，用于在所述誘導(dǎo)輪網(wǎng)格模型的出口面上確定第一圓線、第二圓線和第三圓線；所述第一圓線為位于所述誘導(dǎo)輪網(wǎng)格模型的出口面且距離輪轂第一設(shè)定距離的流線；所述第二圓線為位于所述誘導(dǎo)輪網(wǎng)格模型的出口面中間的流線；第三圓線為位于所述誘導(dǎo)輪網(wǎng)格模型的出口面且距離輪緣第二設(shè)定距離的流線。

可選的，所述液流角計(jì)算模塊，具體包括：

邊界條件設(shè)置單元，用于設(shè)置邊界條件；

選取單元，用于在所述圓線上選取設(shè)定數(shù)量的點(diǎn)；

第一計(jì)算單元，用于基于所述邊界條件，采用流場計(jì)算方法計(jì)算各點(diǎn)的圓周方向分速度和軸向速度；

第二計(jì)算單元，用于由所述圓周方向分速度和所述軸向速度計(jì)算對應(yīng)點(diǎn)的出口液流角；

第三計(jì)算單元，用于計(jì)算所述圓線上所有點(diǎn)的出口液流角的均值，得到所述誘導(dǎo)輪出口液流角。

可選的，所述安放角計(jì)算模塊，具體包括：

安放角計(jì)算單元，用于由所述誘導(dǎo)輪出口液流角和沖角，計(jì)算所述離心泵葉輪入口安放角。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：

本發(fā)明實(shí)施例提出了一種離心泵葉輪入口安放角確定方法及系統(tǒng)，通過計(jì)算誘導(dǎo)輪網(wǎng)格模型的出口面上圓線的誘導(dǎo)輪出口液流角，從而由誘導(dǎo)輪出口液流角計(jì)算離心泵葉輪入口安放角。由誘導(dǎo)輪出口流場結(jié)構(gòu)對離心泵葉輪入口進(jìn)行設(shè)置，使得誘導(dǎo)輪和離心泵葉輪之間協(xié)同匹配，從而提高離心泵的效率。

附圖說明

為了更清楚地說明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實(shí)施例中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動性的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

圖1為在離心泵葉輪之前安置誘導(dǎo)輪的泵結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明實(shí)施例提供的離心泵葉輪入口安放角確定方法的流程圖；

圖3為本發(fā)明實(shí)施例提供的變螺距誘導(dǎo)輪三維模型示意圖；

圖4為本發(fā)明實(shí)施例提供的流體域幾何模型示意圖；

圖5為本發(fā)明實(shí)施例提供的誘導(dǎo)輪網(wǎng)格模型示意圖；

圖6為本發(fā)明實(shí)施例提供的三個圓線位置示意圖；

圖7為本發(fā)明實(shí)施例提供的三個圓線的出口液流角的角度分布圖；

圖8為本發(fā)明實(shí)施例提供的離心泵葉輪入口安放角確定系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖。

具體實(shí)施方式

下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。

為使本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能夠更加明顯易懂，下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說明。

如圖1所示，在離心泵葉輪1之前安置誘導(dǎo)輪2能改善離心泵的汽蝕性能。然而，汽蝕性能的提高一般以犧牲離心泵裝置的部分效率為代價(jià)，一方面汽蝕發(fā)生在誘導(dǎo)輪流道內(nèi)，水力損失增加，另一方面誘導(dǎo)輪采用低輪轂比大包角軸流式結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)誘導(dǎo)輪本身效率較低，兩者是保證汽蝕性能而犧牲效率的主要原因。

誘導(dǎo)輪廣泛應(yīng)用航空領(lǐng)域，飛機(jī)的高空性能是其一項(xiàng)重要性能指標(biāo)，解決離心泵高空汽蝕性能是解決高空性能的重要途徑，目前航空燃油泵的高空狀態(tài)下的汽蝕性能和效率是制約航空技術(shù)進(jìn)一步發(fā)展的重要因素。高汽蝕性能高效率是未來相關(guān)工業(yè)泵產(chǎn)品發(fā)展的方向。

離心泵葉輪前安裝誘導(dǎo)輪，同時(shí)也會引起以下的問題：

1)增大葉輪入口沖角，而入口沖角增大進(jìn)而又會增大入口處沖擊損失，降低離心泵的效率；

2)誘導(dǎo)輪內(nèi)發(fā)生明顯汽蝕現(xiàn)象，內(nèi)部流場結(jié)構(gòu)復(fù)雜紊亂，其本身效率較低且難以估算，加之誘導(dǎo)輪葉片數(shù)較少，控制流體運(yùn)動方向能力有限，導(dǎo)致誘導(dǎo)輪出口液流角偏離誘導(dǎo)輪出口安放角、誘導(dǎo)輪出口速度三角形較理論設(shè)計(jì)值存在較大偏差，故從理論設(shè)計(jì)上難以準(zhǔn)確計(jì)算誘導(dǎo)輪出口(離心泵葉輪入口)速度三角形。

離心泵葉輪入口沖擊損失的增加，不但會降低泵效率，而且會影響泵的汽蝕性能。目前，業(yè)內(nèi)一般是在離心泵葉輪已存在且不能滿足汽蝕要求的情況下，選擇加裝前置誘導(dǎo)輪，誘導(dǎo)輪和葉輪之間缺少協(xié)同、匹配設(shè)計(jì)。將誘導(dǎo)輪與主泵葉輪之進(jìn)行合理地協(xié)同設(shè)計(jì)，不但可以提高泵效率，還可以適當(dāng)提高泵的汽蝕性能，對于高汽蝕性能高效泵的開發(fā)具有較大意義。然而，由以上第2)點(diǎn)可知，由于誘導(dǎo)輪內(nèi)部流動的復(fù)雜性，從理論上難以預(yù)測誘導(dǎo)輪出口流場結(jié)構(gòu)，所以單單從理論設(shè)計(jì)上而言，難以準(zhǔn)確實(shí)現(xiàn)誘導(dǎo)輪和葉輪的協(xié)同設(shè)計(jì)。

數(shù)值仿真技術(shù)隨著計(jì)算機(jī)科學(xué)的發(fā)展，在工業(yè)領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用，鑒于理論設(shè)計(jì)無法準(zhǔn)確獲得誘導(dǎo)輪出口速度三角形，可以采用數(shù)值仿真的方法獲得誘導(dǎo)輪出口流場結(jié)構(gòu)，進(jìn)而基于此確定葉輪進(jìn)口設(shè)置情況，實(shí)現(xiàn)誘導(dǎo)輪和葉輪的協(xié)同設(shè)計(jì)。

本發(fā)明實(shí)施例提供的離心泵葉輪入口安放角確定方法，以流量為360m3/h，轉(zhuǎn)速為2950rpm，必需汽蝕余量小于或等于3.2m的誘導(dǎo)輪設(shè)計(jì)，葉輪進(jìn)口直徑為176mm，輪轂直徑為65mm為例。

圖2為本發(fā)明實(shí)施例提供的離心泵葉輪入口安放角確定方法的流程圖。

參見圖2，本實(shí)施例提供的離心泵葉輪入口安放角確定方法，包括：

步驟101：構(gòu)建誘導(dǎo)輪網(wǎng)格模型。

所述步驟101，具體包括：

構(gòu)建變螺距誘導(dǎo)輪三維模型；對所述變螺距誘導(dǎo)輪三維模型的誘導(dǎo)輪流體域進(jìn)行三維幾何建模，得到流體域幾何模型；對所述流體域幾何模型進(jìn)行網(wǎng)格劃分，得到所述誘導(dǎo)輪網(wǎng)格模型。

在實(shí)際應(yīng)用中，誘導(dǎo)輪網(wǎng)格模型的構(gòu)建流程如下：采用傳統(tǒng)變螺距誘導(dǎo)輪設(shè)計(jì)方法設(shè)計(jì)誘導(dǎo)輪，得到變螺距誘導(dǎo)輪三維模型，如圖3所示；然后對變螺距誘導(dǎo)輪三維模型的誘導(dǎo)輪流體域進(jìn)行三維幾何建模，得到流體域幾何模型，如圖4所示；采用icem軟件對流體域幾何模型進(jìn)行四面體網(wǎng)格劃分，得到誘導(dǎo)輪網(wǎng)格模型，如圖5所示；再設(shè)置邊界條件，采用rngk-ε湍流模型對誘導(dǎo)輪計(jì)算域進(jìn)行汽蝕數(shù)值仿真計(jì)算，邊界條件具體設(shè)置見表1。

表1邊界條件設(shè)置

步驟102：在所述誘導(dǎo)輪網(wǎng)格模型的出口面上確定至少三個圓線。具體的，在所述誘導(dǎo)輪網(wǎng)格模型的誘導(dǎo)輪出口位置以泵軸線上的點(diǎn)為圓心取至少三個不同半徑的圓線。

本實(shí)施例以三個圓線為例，如圖6所示，在所述誘導(dǎo)輪網(wǎng)格模型的出口面上確定第一圓線a、第二圓線b和第三圓線c；所述第一圓線a為位于所述誘導(dǎo)輪網(wǎng)格模型的出口面且距離輪轂第一設(shè)定距離的流線；所述第二圓線b為位于所述誘導(dǎo)輪網(wǎng)格模型的出口面中間的流線；第三圓線c為位于所述誘導(dǎo)輪網(wǎng)格模型的出口面且距離輪緣第二設(shè)定距離的流線。

第一圓線a的位置半徑為ra，第二圓線b的位置半徑為rb，第三圓線c的位置半徑為rc，ra＝0.9(r2-rh)+rh；rb＝0.5(r2-rh)+rh；rc＝0.1(r2-rh)+rh。其中，r2為誘導(dǎo)輪出口外緣半徑，此處取離心泵葉輪入口半徑88mm；rh為誘導(dǎo)輪出口輪轂半徑，此處取離心泵葉輪入口輪轂半徑32.5mm。

步驟103：采用流場計(jì)算方法計(jì)算所述圓線的誘導(dǎo)輪出口液流角。

所述步驟103，具體包括：

1)在所述圓線上選取設(shè)定數(shù)量的點(diǎn)；基于所述邊界條件，采用流場計(jì)算方法計(jì)算各點(diǎn)的圓周方向分速度和軸向速度；由所述圓周方向分速度和所述軸向速度計(jì)算對應(yīng)點(diǎn)的出口液流角。

具體的，在第一圓線a、第二圓線b和第三圓線c上各選取200個點(diǎn)，通過流場計(jì)算結(jié)果讀取第i個點(diǎn)位置的圓周方向分速度及軸向速度并求得第i個點(diǎn)位置的出口液流角其中：

u2為誘導(dǎo)輪出口相應(yīng)位置圓周速度，三個圓線的出口液流角的角度分布圖如圖7所示。

由圖7可知，由于誘導(dǎo)輪葉片有限，流體不可能嚴(yán)格按照葉片骨線方向流動，所以流體液流角與誘導(dǎo)輪出口安放角存在一定偏差，另誘導(dǎo)輪內(nèi)的汽蝕現(xiàn)象使得誘導(dǎo)輪內(nèi)部流場結(jié)構(gòu)變得復(fù)雜且難以預(yù)測，所以出口液流角與出口安放角偏差更大，輪緣及中間流線位置處基本以360/z(z為葉片數(shù))為周期分布，輪轂位置流動場結(jié)構(gòu)紊亂，非定常特性尤為明顯。

2)計(jì)算所述圓線上所有點(diǎn)的出口液流角的均值，得到所述誘導(dǎo)輪出口液流角。本實(shí)施例分別得到三個圓線上所有點(diǎn)的出口液流角的均值，即得到第一圓線對應(yīng)的誘導(dǎo)輪出口液流角、第二圓線對應(yīng)的誘導(dǎo)輪出口液流角和第三圓線對應(yīng)的誘導(dǎo)輪出口液流角。

具體的，分別對不同圓線所在圓柱面的所有進(jìn)行關(guān)于相應(yīng)周長的加權(quán)平均計(jì)算，由于各圓線上200點(diǎn)為均勻取點(diǎn)，因此將各個點(diǎn)位置的求和再除以200即可，得出各個圓線上所有點(diǎn)的出口液流角的均值，計(jì)算公式為：

為圓線上所有點(diǎn)的出口液流角的均值。

其中，第一圓線上所有點(diǎn)的出口液流角的均值，即第一圓線對應(yīng)的誘導(dǎo)輪出口液流角的計(jì)算公式為：(理論設(shè)計(jì)值18.7°)。

第二圓線上所有點(diǎn)的出口液流角的均值，即第二圓線對應(yīng)的誘導(dǎo)輪出口液流角的計(jì)算公式為(理論設(shè)計(jì)值22.4°)。

第三圓線上所有點(diǎn)的出口液流角的均值，即第三圓線對應(yīng)的誘導(dǎo)輪出口液流角的計(jì)算公式為(理論設(shè)計(jì)值37.1°)。

步驟104：基于所述誘導(dǎo)輪出口液流角計(jì)算離心泵葉輪入口安放角。具體的，由所述誘導(dǎo)輪出口液流角和沖角，計(jì)算所述離心泵葉輪入口安放角。

在實(shí)際應(yīng)用中，具體計(jì)算過程為：

確定葉輪在ra、rb及rc半徑位置的離心泵葉輪入口安放角β3a、β3b及β3c，其中，

β3a＝β3a′+α；

β3b＝β3b′+α；

β3c＝β3c+α；

β3a′、β3b′及β3c′分別為離心泵葉輪入口半徑為ra、rb及rc位置處對應(yīng)液流角，α為沖角，α根據(jù)經(jīng)驗(yàn)選取，其范圍為(3-12度)，而離心泵葉輪入口液流角與誘導(dǎo)輪出口液流角相等，即：

進(jìn)而得出：

β3a、β3b及β3c分別為離心泵葉輪入口半徑為ra、rb及rc位置處的離心泵葉輪入口安放角。

根據(jù)以上計(jì)算結(jié)果便可確定離心泵入口相應(yīng)位置入口安放角，從而實(shí)現(xiàn)誘導(dǎo)輪和離心泵的協(xié)同匹配設(shè)計(jì)。

本實(shí)施例提供的離心泵葉輪入口安放角確定方法，解決了現(xiàn)有技術(shù)中誘導(dǎo)輪重置流場結(jié)構(gòu)，離心泵入口沖角增大，效率降低，而傳統(tǒng)設(shè)計(jì)方法又不能準(zhǔn)確確定誘導(dǎo)輪出口液流角，進(jìn)而導(dǎo)致無法準(zhǔn)確確定離心泵入口速度三角形導(dǎo)致機(jī)組效率無法有效提高的技術(shù)問題。

本發(fā)明還提供了一種離心泵葉輪入口安放角確定系統(tǒng)，圖8為本發(fā)明實(shí)施例提供的離心泵葉輪入口安放角確定系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖。

參見圖8，本實(shí)施例的離心泵葉輪入口安放角確定系統(tǒng)，包括：

模型構(gòu)建模塊201，用于構(gòu)建誘導(dǎo)輪網(wǎng)格模型。

圓線確定模塊202，用于在所述誘導(dǎo)輪網(wǎng)格模型的出口面上確定至少三個圓線。

液流角計(jì)算模塊203，用于采用流場計(jì)算方法計(jì)算所述圓線的誘導(dǎo)輪出口液流角。

安放角計(jì)算模塊204，用于基于所述誘導(dǎo)輪出口液流角計(jì)算離心泵葉輪入口安放角。

作為一種可選的實(shí)施方式，所述模型構(gòu)建模塊201，具體包括：

第一構(gòu)建單元，用于構(gòu)建變螺距誘導(dǎo)輪三維模型。

第二構(gòu)建單元，用于對所述變螺距誘導(dǎo)輪三維模型的誘導(dǎo)輪流體域進(jìn)行三維幾何建模，得到流體域幾何模型。

劃分單元，用于對所述流體域幾何模型進(jìn)行網(wǎng)格劃分，得到所述誘導(dǎo)輪網(wǎng)格模型。

作為一種可選的實(shí)施方式，所述圓線確定模塊202，具體包括：

圓線確定單元，用于在所述誘導(dǎo)輪網(wǎng)格模型的出口面上確定第一圓線、第二圓線和第三圓線；所述第一圓線為位于所述誘導(dǎo)輪網(wǎng)格模型的出口面且距離輪轂第一設(shè)定距離的流線；所述第二圓線為位于所述誘導(dǎo)輪網(wǎng)格模型的出口面中間的流線；第三圓線為位于所述誘導(dǎo)輪網(wǎng)格模型的出口面且距離輪緣第二設(shè)定距離的流線。

作為一種可選的實(shí)施方式，所述液流角計(jì)算模塊203，具體包括：

邊界條件設(shè)置單元，用于設(shè)置邊界條件。

選取單元，用于在所述圓線上選取設(shè)定數(shù)量的點(diǎn)。

第一計(jì)算單元，用于基于所述邊界條件，采用流場計(jì)算方法計(jì)算各點(diǎn)的圓周方向分速度和軸向速度。

第二計(jì)算單元，用于由所述圓周方向分速度和所述軸向速度計(jì)算對應(yīng)點(diǎn)的出口液流角。

第三計(jì)算單元，用于計(jì)算所述圓線上所有點(diǎn)的出口液流角的均值，得到所述誘導(dǎo)輪出口液流角。

作為一種可選的實(shí)施方式，所述安放角計(jì)算模塊204，具體包括：

安放角計(jì)算單元，用于由所述誘導(dǎo)輪出口液流角和沖角，計(jì)算所述離心泵葉輪入口安放角。

本說明書中各個實(shí)施例采用遞進(jìn)的方式描述，每個實(shí)施例重點(diǎn)說明的都是與其他實(shí)施例的不同之處，各個實(shí)施例之間相同相似部分互相參見即可。對于實(shí)施例公開的系統(tǒng)而言，由于其與實(shí)施例公開的方法相對應(yīng)，所以描述的比較簡單，相關(guān)之處參見方法部分說明即可。

本文中應(yīng)用了具體個例對本發(fā)明的原理及實(shí)施方式進(jìn)行了闡述，以上實(shí)施例的說明只是用于幫助理解本發(fā)明的方法及其核心思想；同時(shí)，對于本領(lǐng)域的一般技術(shù)人員，依據(jù)本發(fā)明的思想，在具體實(shí)施方式及應(yīng)用范圍上均會有改變之處。綜上所述，本說明書內(nèi)容不應(yīng)理解為對本發(fā)明的限制。

技術(shù)特征：

1.一種離心泵葉輪入口安放角確定方法，其特征在于，包括：

構(gòu)建誘導(dǎo)輪網(wǎng)格模型；

在所述誘導(dǎo)輪網(wǎng)格模型的出口面上確定至少三個圓線；

采用流場計(jì)算方法計(jì)算所述圓線的誘導(dǎo)輪出口液流角；

基于所述誘導(dǎo)輪出口液流角計(jì)算離心泵葉輪入口安放角。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種離心泵葉輪入口安放角確定方法，其特征在于，所述構(gòu)建誘導(dǎo)輪網(wǎng)格模型，具體包括：

構(gòu)建變螺距誘導(dǎo)輪三維模型；

對所述變螺距誘導(dǎo)輪三維模型的誘導(dǎo)輪流體域進(jìn)行三維幾何建模，得到流體域幾何模型；

對所述流體域幾何模型進(jìn)行網(wǎng)格劃分，得到所述誘導(dǎo)輪網(wǎng)格模型。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種離心泵葉輪入口安放角確定方法，其特征在于，所述在所述誘導(dǎo)輪網(wǎng)格模型的出口面上確定至少三個圓線，具體包括：

在所述誘導(dǎo)輪網(wǎng)格模型的出口面上確定第一圓線、第二圓線和第三圓線；所述第一圓線為位于所述誘導(dǎo)輪網(wǎng)格模型的出口面且距離輪轂第一設(shè)定距離的流線；所述第二圓線為位于所述誘導(dǎo)輪網(wǎng)格模型的出口面中間的流線；第三圓線為位于所述誘導(dǎo)輪網(wǎng)格模型的出口面且距離輪緣第二設(shè)定距離的流線。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種離心泵葉輪入口安放角確定方法，其特征在于，所述采用流場計(jì)算方法計(jì)算所述圓線的誘導(dǎo)輪出口液流角，具體包括：

設(shè)置邊界條件；

在所述圓線上選取設(shè)定數(shù)量的點(diǎn)；

基于所述邊界條件，采用流場計(jì)算方法計(jì)算各點(diǎn)的圓周方向分速度和軸向速度；

由所述圓周方向分速度和所述軸向速度計(jì)算對應(yīng)點(diǎn)的出口液流角；

計(jì)算所述圓線上所有點(diǎn)的出口液流角的均值，得到所述誘導(dǎo)輪出口液流角。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種離心泵葉輪入口安放角確定方法，其特征在于，所述基于所述誘導(dǎo)輪出口液流角計(jì)算離心泵葉輪入口安放角，具體包括：

由所述誘導(dǎo)輪出口液流角和沖角，計(jì)算所述離心泵葉輪入口安放角。

6.一種離心泵葉輪入口安放角確定系統(tǒng)，其特征在于，包括：

模型構(gòu)建模塊，用于構(gòu)建誘導(dǎo)輪網(wǎng)格模型；

圓線確定模塊，用于在所述誘導(dǎo)輪網(wǎng)格模型的出口面上確定至少三個圓線；

液流角計(jì)算模塊，用于采用流場計(jì)算方法計(jì)算所述圓線的誘導(dǎo)輪出口液流角；

安放角計(jì)算模塊，用于基于所述誘導(dǎo)輪出口液流角計(jì)算離心泵葉輪入口安放角。

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種離心泵葉輪入口安放角確定系統(tǒng)，其特征在于，所述模型構(gòu)建模塊，具體包括：

第一構(gòu)建單元，用于構(gòu)建變螺距誘導(dǎo)輪三維模型；

第二構(gòu)建單元，用于對所述變螺距誘導(dǎo)輪三維模型的誘導(dǎo)輪流體域進(jìn)行三維幾何建模，得到流體域幾何模型；

劃分單元，用于對所述流體域幾何模型進(jìn)行網(wǎng)格劃分，得到所述誘導(dǎo)輪網(wǎng)格模型。

8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種離心泵葉輪入口安放角確定系統(tǒng)，其特征在于，所述圓線確定模塊，具體包括：

圓線確定單元，用于在所述誘導(dǎo)輪網(wǎng)格模型的出口面上確定第一圓線、第二圓線和第三圓線；所述第一圓線為位于所述誘導(dǎo)輪網(wǎng)格模型的出口面且距離輪轂第一設(shè)定距離的流線；所述第二圓線為位于所述誘導(dǎo)輪網(wǎng)格模型的出口面中間的流線；第三圓線為位于所述誘導(dǎo)輪網(wǎng)格模型的出口面且距離輪緣第二設(shè)定距離的流線。

9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種離心泵葉輪入口安放角確定系統(tǒng)，其特征在于，所述液流角計(jì)算模塊，具體包括：

邊界條件設(shè)置單元，用于設(shè)置邊界條件；

選取單元，用于在所述圓線上選取設(shè)定數(shù)量的點(diǎn)；

第一計(jì)算單元，用于基于所述邊界條件，采用流場計(jì)算方法計(jì)算各點(diǎn)的圓周方向分速度和軸向速度；

第二計(jì)算單元，用于由所述圓周方向分速度和所述軸向速度計(jì)算對應(yīng)點(diǎn)的出口液流角；

第三計(jì)算單元，用于計(jì)算所述圓線上所有點(diǎn)的出口液流角的均值，得到所述誘導(dǎo)輪出口液流角。

10.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種離心泵葉輪入口安放角確定系統(tǒng)，其特征在于，所述安放角計(jì)算模塊，具體包括：

安放角計(jì)算單元，用于由所述誘導(dǎo)輪出口液流角和沖角，計(jì)算所述離心泵葉輪入口安放角。

技術(shù)總結(jié)

本發(fā)明公開了一種離心泵葉輪入口安放角確定方法及系統(tǒng)。所述方法包括：構(gòu)建誘導(dǎo)輪網(wǎng)格模型；在誘導(dǎo)輪網(wǎng)格模型的出口面上確定至少三個圓線；采用流場計(jì)算方法計(jì)算圓線的誘導(dǎo)輪出口液流角；基于誘導(dǎo)輪出口液流角計(jì)算離心泵葉輪入口安放角。本發(fā)明使得誘導(dǎo)輪和離心泵葉輪之間協(xié)同匹配，從而提高離心泵的效率。

技術(shù)研發(fā)人員：郭艷磊;楊從新;王巖;呂天智

受保護(hù)的技術(shù)使用者：蘭州理工大學(xué)

技術(shù)研發(fā)日：2021.06.17

技術(shù)公布日：2021.08.10