[发明专利]一种抗空蚀离心泵叶轮优化设计方法

说明书

技术领域

本发明属于离心泵叶轮制造技术领域，具体涉及一种抗空蚀离心泵叶轮优化设计方法。

背景技术

离心泵是使用最广泛的通用机械之一，在电力工业领域、化学工业领域等都具有广泛的应用。离心泵的作用是根据离心力原理，使叶轮叶片高速旋转从而带动水转动并将水甩出，达到输送水的目的。

我国现有的离心泵普遍效率较低，空蚀性能差，其主要原因是优化设计方法落后。离心泵内部的流动是复杂的全三维粘性流动，内部存在二次流以及分离流动在内的复杂非定常流动，而现在大部分离心泵叶轮的优化设计都是采用一元或二元理论，尽管有的一些厂家和研究所采用的是全三元的设计方法，但所采用的全三元的设计方法是基于无粘假设建立的，无法得出准确的符合离心泵叶轮内部流动特性的叶轮形状。

发明内容

本发明的目的是提供一种抗空蚀离心泵叶轮优化设计方法，优化参数构建科学，优化过程自动化程度高，优化后离心泵叶轮叶片效率，空化空蚀性能优良。

本发明所采用的技术方案是一种抗空蚀离心泵叶轮优化设计方法，包括以下步骤：

步骤1、得到原始叶轮的周向XY平面上的前盖板二维翼型骨线G_s、中间二维翼型骨线G_m以及后盖板二维翼型骨线G_h；

步骤2、采用四点三次贝塞尔曲线分别对上述前盖板二维翼型骨线G_s、中间二维翼型骨线G_m以及后盖板二维翼型骨线G_h进行参数化，以得到各骨线的四个控制点P₀，P₁，P₂，P₃的在周向XY平面上的坐标，其中，控制点P₀为首点，控制点P₃为末点，控制点P₁和P₂为中间点；

步骤3、构建叶轮优化参数：

步骤3.1、构建前盖板二维翼型骨线G_s的挠度参数C₁和C₂：

连接前盖板二维翼型骨线G_s的控制点P₀和P₁，以及控制点P₂和P₃，延长直线P₀P₁和直线P₂P₃并交于Q点，令：则P₁和P₂点坐标满足：其中，c₁∈[0，1]，c₂∈[0，1]；

步骤3.2、依照步骤3.1得到中间二维翼型骨线G_m的挠度参数C₃和C₄，以及后盖板二维翼型骨线G_h的挠度参数C₅和C₆；

步骤3.3、定义前盖板二维翼型骨线G_s、中间二维翼型骨线G_m以及后盖板二维翼型骨线G_h各自控制点P₀和P₃的变化量：

将前盖板二维翼型骨线G_s的控制点P₀的柱坐标为(r_s，θ_s)，中间二维翼型骨线G_m的控制点P₀的柱坐标为(r_m，θ_m)，后盖板二维翼型骨线G_h的控制点P₀的柱坐标为(r_h，θ_h)；定义各控制点P₀的r坐标的优化变化量为Δr_s，Δr_m，Δr_h，定义各控制点P₀的θ的坐标变化量为Δθ_s，Δθ_m，Δθ_h；