[发明专利]一种轴流泵叶轮全工况设计方法

权利要求书

1.一种轴流泵叶轮全工况设计方法，其特征是，包括以下步骤：

(1)轴流泵叶轮参数化建模:

选择轴流泵叶轮的k个翼型断面叶栅稠密度和翼型安放角值共计2k个设计参数；

(2)全工况优化设计:

第一，先确定该叶轮常规设计参数,设计流量Q，设计扬程H，转速n，叶顶单边间隙，单位为mm；叶轮叶片数、轴流泵叶轮轮毂比dd；接着对轴流泵叶轮设计工况进行数值计算，综合分析泵内各项损失，以总损失最小初步设计出设计工况下水力性能较优的一付轴流泵叶轮；

第二，再针对该叶轮进行导叶、导水锥以及进出水流道的设计，确定导叶体扩散角度、导叶叶片数、导水锥及进出水流道的尺寸；

第三，最后通过Isight数值优化平台集成CFX数值优化软件，将叶轮、导叶、导水锥及进出水流道整合成泵装置，以泵装置全工况的加权平均效率最优为目标，扬程为约束条件，选用梯度优化算法的序列二次规划法，不断改变轴流泵叶轮设计参数，对泵装置进行迭代数值计算，通过迭代，最终找到使泵装置综合效率最高的轴流泵叶轮的设计方案。

2.根据权利要求1所述的轴流泵叶轮全工况设计方法，其特征是，所述参数化建模中叶栅稠密度的计算方法：通过改变叶尖叶栅稠密度值a₁和叶根叶栅稠密度倍数a₂,改变断面叶栅稠密度值，叶栅稠密度l/t(i)的计算公式为：

l/t(i)＝n+m/r(i)

m＝(a₂-1)*a₁/(1/dd-1)

n＝a₁-m

其中，a₁为叶尖叶栅稠密度值；a₂为叶根叶栅稠密度倍数；dd为轮毂比；n,m为中间计算量；i＝1-k，k为翼型断面总数；r(i)为第i个断面的相对半径值，即各断面半径与叶轮半径的比值；l/t(i)为第i个断面的叶栅稠密度值。

3.根据权利要求1所述的轴流泵叶轮全工况设计方法，其特征是，所述参数化建模中翼型安放角的计算方法为：根据初始设计工况的叶轮k个断面的翼型安放角值，通过用二次多项式对这十个翼型安放角进行拟合，拟合得到翼型安放角β与相对半径值r之间的关系：

β＝a₃-a₄*r+a₅*r²

定义此二次多项式三个系数为a₃，a₄，a₅为优化设计的设计变量，通过控制这三个系数a₃，a₄，a₅值的改变来控制各断面翼型安放角的变化，实现叶轮叶片的参数化造型。