[发明专利]一种基于定常数值计算的泵装置水力稳定性分析方法

权利要求书

1.一种基于定常数值计算的泵装置水力稳定性分析方法，其特征是，包括以下步骤：

(1)对泵装置全流道进行数学建模，采用计算流体动力学方法对数学模型进行三维定常数值求解，获取多工况时泵装置出水流道进口断面各点的切向速度数值和各点的坐标，切向速度记为：v_t；

(2)在获取的出水流道进口断面各点的坐标值基础上，通过下列计算式求出r_i，即第i个网格节点至出水流道进口断面中心的半径，r_i计算式如下：

ri=(xi-x0)2+(yi-y0)2]]>

式中：x_i，y_i分别为第i个网格节点的坐标；x_o，y_o为出水流道进口断面中心的坐标；

(3)在考虑进水流道、叶轮及导叶体间的动静干涉相互作用后，出水流道内的水流一方面沿轴向前进，一方面受导叶体出口剩余环量的影响引起旋转而产生进动，可采用当量力矩M予以表示，构建出水流道进口旋流的动量参数S_M来定量地表征泵装置整体运行稳定性情况，无因次动量参数S_M的表达式为：

其中：

式中：M为出水流道进口断面的当量力矩；Q为泵装置流量，m³/s；D_in为出水流道进口断面直径，m；ρ为水的密度，kg/m³；r_i为第i个网格节点至出水流道进口断面中心的半径，m；i为网格节点的编号；v_ti为第i个网格节点的切向速度；N为网格节点的总数；

对泵装置全流道进行三维数值计算，给出出水流道进口断面各网格节点的切向速度和坐标数据，利用步骤(2)求出各网格节点至出水流道进口断面中心的半径，在上述求解结果基础上采用步骤(3)可求出该工况时泵装置的动量参数S_M，利用S_M的数值分析泵装置整体的水力稳定性。

2.根据权利要求1所述的基于定常数值计算的泵装置水力稳定性分析方法，其特征是：为分析不同方案泵装置水力稳定性的差异性，在步骤(3)的基础上，选择任意一个方案泵装置的动量参数S_M作为基准，记为S_MS，定义△S_Mj-s为其余各方案的动量参数S_Mj与该方案的动量参数S_MS的差值，以分析不同方案泵装置水力稳定性的差异性，其中，j为其余各方案的编号。