[发明专利]一种基于CFD的可调导叶对泵能量性能预测的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种基于CFD(Computational fluid dynamics)的可调导叶对泵能量性能预测的方法，属于水利工程和机械工程技术领域。

背景技术

在我国的大型灌排泵站平均装置效率仅为40％～50％，能源单耗平均达7～8kW·h/(kt·m)，泵装置效率距《泵站设计规范》(GB50265-2010)第9.1.11节中泵装置效率的要求相差很多，很多泵站实际运行工况严重偏离设计工况，对于这些低效率泵装置，除了水力模型的更换或进出水流道的改造，还可通过加装可调导叶措施对泵装置的运行工况进行调节以使泵装置在高效率范围内运行。根据国内外学者的研究成果表明：可调导叶可用于调节旋转机械的运行工况，且具有很好的调节效果。对于确定的泵而言，可调导叶在何安放角度时最适宜目前仅能通过物理模型试验的方法来获取，但实际运行时泵的工况变化范围大、物理模型试验又耗时耗费、且有有较大的人为因素差，有没有什么方法可以快速预测不同可调导叶安放角时泵的能量性能。经检索，至今尚未见关于可调导叶对泵能量性能预测方法的文献和申报专利，仅有学者做了一些可调导叶内部流态的CFD数值模拟分析等相关工作。

发明内容

本发明专利的目的就是针对上述技术存在的问题，提供一种简便可靠的基于CFD的可调导叶对泵能量性能预测的方法，主要解决3个方面问题：①提出了基于CFD数值计算预测泵能量性能的数值计算方法；②解决了如何扩大泵能量性能数据库样本数量的技术策略；③建立一种简单方便的可调导叶对泵能量性能的数学模型。

本发明的技术方案是，一种基于CFD的可调导叶对泵能量性能预测的方法，其特征是，基于泵的CFD数值计算构建泵的能量性能数据库；采用泵综合特性绘制Visual Fortran程序对泵能量性能数据进行处理绘制泵的综合特性曲线，并输出CFD数值计算的可调导叶安放角时任意数量的泵性能数据；以泵的效率和泵的扬程为因变量，以可调导叶的安放角和泵的流量为自变量采用多元非线性回归分析方法分别构建通过2个自变量预测因变量的方法；具体包括以下步骤：

1)基于CFD数值计算构建不同可调导叶安放角时泵的能量性能数据库；

采用CFD数值计算程序，对配不同可调导叶安放角的泵进行8～10个工况点的能量性能的三维定常数值计算，基于CFD数值计算结果，分别求出泵的扬程、效率；

泵的扬程H的计算式：