[发明专利]一种船用泵运行环境模拟系统及方法

权利要求书

1.一种船用泵运行环境模拟系统，其特征在于，包括依次信号连接的模型获取模块、运动规律获取模块和模型设置模块，其中，模型获取模块与模型设置模块也为信号连接；

所述模型获取模块对流体域进行三维建模和网格划分；

所述运动规律获取模块获取船用泵摇摆规律和叶轮(6)旋转轴位置变化规律；

所述模型设置模块模拟船用泵运行环境，并进行边界条件设置。

2.一种船用泵运行环境模拟方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤(1)：对船用泵流体域进行三维建模和网格划分；

步骤(2)：根据三维模型获取船用泵摇摆规律和叶轮(6)旋转轴位置变化规律；

步骤(3)：利用步骤(2)获取的运动规律和步骤(1)获得的网格数据，模拟船用泵运行环境，并进行边界条件设置。

3.根据权利要求2所述的一种船用泵运行环境模拟方法，其特征在于，所述步骤(1)中三维建模得到的三维模型被划分为四段流体区域：出口段水体(1)、蜗壳段水体(2)、叶轮段水体(3)及进口段水体(4)。

4.根据权利要求2所述的一种船用泵运行环境模拟方法，其特征在于，所述步骤(1)中网格划分要求为：保证网格质量大于0.2，最小网格角度大于18°。

5.根据权利要求2所述的一种船用泵运行环境模拟方法，其特征在于，所述步骤(2)中船用泵摇摆规律表现为船用泵摇摆的角位移和角速度规律。

6.根据权利要求5所述的一种船用泵运行环境模拟方法，其特征在于，所述船用泵摇摆的角位移和角速度规律如下所示：

其中，θz为用泵摇摆的角位移，单位rad；θ_m,z为船用泵摆动角度的幅值，单位为rad；f_z为船用泵摇摆运动的频率，单位为Hz；为初始相位，单位为rad；t为时间；θ’z为船用泵摇摆的角速度，单位rad/s。

7.根据权利要求2所述的一种船用泵运行环境模拟方法，其特征在于，所述步骤(2)中叶轮(6)旋转轴位置变化规律表现为随着船用泵摇摆角位移成三角函数形式的周期性变化规律。

8.根据权利要求7所述的一种船用泵运行环境模拟方法，其特征在于，所述叶轮(6)旋转轴位置变化规律如下所示：

P_X＝r_op×sin(θ_z)

P_y＝r_op×cos(θ_z)

其中，P为叶轮(6)旋转轴上任意一点；O为坐标轴原点；P_x为点P的X轴坐标；P_y为点P的Y轴坐标；r_op为常数，表示矢量OP的大小；θz为用泵摇摆的角位移，单位rad。

9.根据权利要求6所述的一种船用泵运行环境模拟方法，其特征在于，所述步骤(3)中，可通过改变船用泵摇摆运动频率f_z和摆动角度幅值来模拟不同摇摆频率和幅度下的船用泵内流和结构变形。