[发明专利]一种面向流网仿真应用的离心泵参数化仿真方法

权利要求书

1.一种面向流网仿真应用基于泵内特性的离心泵参数化仿真方法，其特征是包括如下步骤：

(1)输入仿真对象离心泵的结构尺寸设计数据；

(2)计算离心泵理论扬程；

(3)计算离心泵的各项水力损失；

(4)将离心泵的实际扬程加入到流网求解中的动量方程动量源相中；

(5)输入流网的边界参数、结构参数及计算初值；

(6)对流网的热工参数进行矩阵计算，所述热工参数包括压力、焓值；具体包括：

a.建立流网的质量平衡方程、动量平衡方程及能量平衡方程；

b.采用显示格式计算能量平衡方程；

c.构成流线流量与压差的平方根正相关的动量平衡方程模型，采用半隐式格式，将动量平衡方程线性化；

d.将线性化后的动量方程与能量平衡方程一同代入到质量平衡方程中，形成关于控制体压力的一阶线性常微分方程组；

e.采用四阶龙格——库塔格式对所得到的一阶线性常微分方程组进行压力求解；

f.利用求解得到的求解动量平衡方程；

(7)对流网的热工参数、离心泵的性能参数仿真结果进行输出。

2.根据权利要求1所述的面向流网仿真应用基于泵内特性的离心泵参数化仿真方法，其特征是：仿真对象离心泵的结构尺寸设计数据和流网的边界参数、结构参数及计算初值的输入，是利用Fortran语言将离心泵尺寸数据、流网数据编制成输入模块，具体包括：

a.将离心泵的结构尺寸数据编制成输入子程序1，在仿真计算过程保持不变；

b.将流网的边界参数编制成输入子程序2，在仿真计算过程中进行修改，外界不改动时其保持不变；

c.将流网的结构参数编制成输入子程序3，在仿真计算过程中保持不变；

d.将流网的运行初值编制成输入子程序4，在仿真计算每次迭代的过程中更新。

3.根据权利要求1或2所述的面向流网仿真应用基于泵内特性的离心泵参数化仿真方法，其特征是理论扬程及水力损失的计算方法具体包括：

a.利用离心泵输入数据的比转速，确定选用的理论扬程计算模型，具体为当比转数小于65时，用威斯奈模型计算，否则采用斯基克钦模型计算；

b.利用离心泵的输入数据，根据比转速及流量，计算各部分水力损失的损失系数；

c.计算各水力损失的损失值；

d.利用理论扬程与水力损失的差值，求得实际扬程。

4.根据权利要求1或2所述的面向流网仿真应用基于泵内特性的离心泵参数化仿真方法，其特征是添加离心泵作为源相的动量方程是这样计算的：

式中，F为动量，A为流动截面，Z为流动方向，f为阻力，δP/δl为动量源相梯度，F_b为边界动量交换量，

化简后得到的流量与压差的关系是：

式中，G为流线上的流量，kg/s；k_ad为流线的流通能力系数；δP为流线的动量源相，MPa，当流线上没有设备时，外加动量源相δP为0；当设置离心泵时，其动量平衡方程中的外加源相为泵的扬程引起的压升；

所得到的半隐式流量格式是：

式中角标(1)表示当前时刻值，角标(0)表示上1时间步长时值；

所形成的流体网络矩阵是：

式中τ为时间，s；ρ为控制体内液体密度，kg/m³；V为控制体体积，m³；P为控制体压力，MPa；D_i为流线方向标号，当流线i流入控制体时为+1；流出控制体时为-1，与控制体不相连接时为0。

5.根据权利要求3所述的面向流网仿真应用基于泵内特性的离心泵参数化仿真方法，其特征是添加离心泵作为源相的动量方程是这样计算的：

式中，F为动量，A为流动截面，Z为流动方向，f为阻力，δP/δl为动量源相梯度，F_b为边界动量交换量，

化简后得到的流量与压差的关系是：

式中，G为流线上的流量，kg/s；k_ad为流线的流通能力系数；δP为流线的动量源相，MPa，当流线上没有设备时，外加动量源相δP为0；当设置离心泵时，其动量平衡方程中的外加源相为泵的扬程引起的压升；

所得到的半隐式流量格式是：

式中角标(1)表示当前时刻值，角标(0)表示上1时间步长时值；

所形成的流体网络矩阵是：

式中τ为时间，s；ρ为控制体内液体密度，kg/m³；V为控制体体积，m³；P为控制体压力，MPa；D_i为流线方向标号，当流线i流入控制体时为+1；流出控制体时为-1，与控制体不相连接时为0。