[发明专利]叶轮设计方法和装置、存储介质

说明书

本公开提供一种叶轮设计方法和装置、存储介质，涉及机械设备设计领域。叶轮设计方法包括：根据轴流泵设计目标确定轴流泵的叶轮流道和与叶轮流道相匹配的二维翼型初始参数；利用二维翼型初始参数和叶片进出口速度三角形生成二维叶片骨线；在叶片进口边的叶根和叶片进口边的叶尖之间增加第一控制点，以确定叶片进口边的形状，在叶片出口边的叶根和叶片出口边的叶尖之间增加第二控制点，以确定叶片出口边的形状；将叶片的厚度分布信息叠加到叶片骨线上，以获得叶片各截面的二维型线；将叶片各截面的二维型线进行坐标转换以得到叶片各截面的三维叶片坐标，从而获得叶片的三维模型。

技术领域

本公开涉及机械设备设计领域，特别涉及一种叶轮设计方法和装置、存储介质。

背景技术

轴流泵以其具有流量大、节能高效、扬程相对较低等特点，广泛应用于市政给排水、农业灌溉、调水工程等领域。轴流泵叶轮是影响轴流泵性能的核心过流部件，轴流泵叶轮的设计直接决定了轴流泵的性能表现。

对于轴流泵叶轮的设计，由于受限于空间弯扭掠叶轮几何表达能力的不足，因此目前主要采用固定的翼型对叶片进行设计。例如在基于儒可夫斯基翼型的轴流泵叶轮设计方法中，通过利用叶栅稠密度、轴面速度及旋转分速度、叶弦安放角、翼型拱度及厚度参数设计轴流泵叶轮。

发明内容

发明人注意到，在相关技术中，采用固定的翼型对叶片进行设计，然后按一定安放角将叶片安放至叶轮流道。这种方式仅对部分设计参数进行量化分析，因此导致叶片几何多样性不足，在进行轴流泵叶轮优化设计时难以获得最优的方案。

据此，本公开提供一种叶轮设计方案，根据叶片形状的控制点直接进行叶片形状设计，从而在进行轴流泵叶轮优化设计时获得最优的方案。

根据本公开实施例的第一方面，提供一种叶轮设计方法，由叶轮设计装置执行，包括：根据轴流泵设计目标确定所述轴流泵的叶轮流道和与所述叶轮流道相匹配的二维翼型初始参数；利用所述二维翼型初始参数和叶片进出口速度三角形生成二维叶片骨线；在叶片进口边的叶根和所述叶片进口边的叶尖之间增加第一控制点，以确定所述叶片进口边的形状，在叶片出口边的叶根和所述叶片出口边的叶尖之间增加第二控制点，以确定所述叶片出口边的形状；将所述叶片的厚度分布信息叠加到叶片骨线上，以获得所述叶片各截面的二维型线；将所述叶片各截面的二维型线进行坐标转换以得到所述叶片各截面的三维叶片坐标，从而获得所述叶片的三维模型。

在一些实施例中，利用所述二维翼型初始参数和叶片进出口速度三角形生成二维叶片骨线包括：根据所述二维翼型初始参数确定所述叶片与直径为D_j的截面交线上第i个点的坐标Pi在三维圆柱坐标系中的坐标，其中所述直径为D_j的截面为从轮毂到轮缘的第j个截面，1≤j≤n，n为从轮毂到轮缘的截面总数；在所述叶片的入口点生成所述二维翼型初始参数中包括的初始二维翼型骨线的第一切线，在所述叶片的出口点生成所述初始二维翼型骨线的第二切线；在所述第一切线上选择第一中间控制点P1′(θ′₁，m1′)，在所述第二切线上选择第二中间控制点P2′(θ′₂，m2′)；利用所述第一中间控制点、第二中间控制点、所述叶片的第一端点P1(θ₁，m1)和第二端点P2(θ₂，m2)构造所述初始二维翼型骨线的第一控制点矩阵；根据所述二维翼型骨线的第一控制点矩阵，利用预设曲线构造二维叶片骨线。

在一些实施例中，所述叶片与直径为D_j的截面交线上第i个点的坐标Pi在三维圆柱坐标系中的坐标为：

Pi＝(R_i，(lx-x0)*sinβLi+(ly-y0)*cosβLi，θ_i+θ₀)