[发明专利]一种离心泵叶轮口环间隙泄漏量的仿真估算方法

权利要求书

1.一种离心泵叶轮口环间隙泄漏量的仿真估算方法，用于结合计算机仿真分析估算特定输送流量下离心泵叶轮和口环之间间隙的泄漏流量，其特征在于，包括以下步骤：

步骤(1)、绘制离心泵内部水体三维装配图，分隔并标记与叶轮口环间隙相接触的零件的接触面：

绘制包括吸水室、压水室、叶轮区域以及叶轮口环间隙在内的离心泵内部水体三维装配图，并针对与叶轮口环间隙相接触的零件，在这些零件上分隔并标记这些零件与叶轮口环间隙之间的接触面；

步骤(2)、在忽略叶轮口环间隙的情况下，使用计算流体力学软件计算获得与叶轮口环间隙相接触的零件的接触面上的压力分布：

针对步骤(1)绘制的三维装配图，去除叶轮口环间隙零件，划分网格，使用计算流体力学软件工具进行离心泵内部全流动区域的仿真计算，获得特定输送流量下与叶轮口环间隙相接触的零件的接触面上的压力分布数据矩阵；

步骤(3)、针对需估算泄漏量的某一叶轮口环间隙，选取步骤(2)获得的相应压力分布数据矩阵作为其进出口边界条件信息，使用计算流体力学软件计算获得其泄漏流量仿真值Q_n和进出口面之间的平均压力差值ΔP：

确定需要估算泄漏量的某一个叶轮口环间隙，从步骤(1)获得的装配体中提取其对应的零件三维图，划分网格，并从步骤(2)获得的数据矩阵中，提取与该叶轮口环间隙相接触的接触面上的压力分布数据矩阵作为该叶轮口环间隙的进出口边界条件信息，使用计算流体力学软件计算获得其泄漏流量仿真值Q_n，并由其出口面的平均压力值减去进口面的平均压力值获得进出口面之间的平均压力差值ΔP；

步骤(4)、针对步骤(3)获得的需估算泄漏量的某一叶轮口环间隙的泄漏流量仿真值Q_n和进出口面之间的平均压力差值ΔP，计算该叶轮口环间隙的阻力系数ζ_n：

式(1)中，g为重力加速度，单位为m/s²；ΔP为以水柱高度表示的叶轮口环间隙进出口面之间的平均压力差值，单位为m；S为叶轮口环间隙内与泄漏流体流动方向垂直的横截面的面积，单位为m²；Q_n为叶轮口环间隙泄漏流量仿真值，单位为m³/s；

步骤(5)、针对步骤(3)获得的需估算泄漏量的某一叶轮口环间隙进出口面之间的平均压力差值ΔP和步骤(4)获得的该叶轮口环间隙的阻力系数ζ_n，计算该叶轮口环间隙的泄漏流量估算值Q：

式(2)中，ζ₁为叶轮口环间隙与其进口附近流体域之间的突然缩小局部阻力系数值，ζ₁取值在0.8至1.2之间；ζ₂为叶轮口环间隙与其出口附近流体域之间的突然扩大局部阻力系数值，ζ₂取值在0.2至0.5之间；ζ_n为步骤(4)计算得到的叶轮口环间隙的阻力系数；g为重力加速度，单位为m/s²；ΔP为步骤(3)获得的、以水柱高度表示的叶轮口环间隙进出口面之间的平均压力差值，单位为m；S为叶轮口环间隙内与泄漏流体流动方向垂直的横截面的面积，单位为m²。

2.权利要求1所述的离心泵叶轮口环间隙泄漏量的仿真估算方法，其特征在于，步骤(2)具体分为以下子步骤：

子步骤(2.1)、针对步骤(1)绘制的三维装配图，去除叶轮口环间隙零件后，重新装配并获得包括吸水室、压水室和叶轮区域在内的离心泵内部水体三维装配图；

子步骤(2.2)、针对子步骤(2.1)获得的离心泵内部水体三维装配图，划分网格，设置边界条件，使用计算流体力学软件工具，进行特定输送流量下离心泵内部全流动区域的仿真计算；

子步骤(2.3)、依次提取与叶轮口环间隙相接触的接触面上的压力分布数据，形成若干数据矩阵，其中每一个与叶轮口环间隙相接触的接触面对应一个压力分布数据矩阵。