[发明专利]一种水泵全运行工况叶片轴位置优化方法

摘要

一种水泵全运行工况叶片轴位置优化方法，属于动力机械设备可靠耐久性技术领域，包括水泵全运行工况范围内多个计算工况确定，水泵多个叶片角度下多工况流场计算区域三维建模与网格划分、流场数值模拟与叶片水力矩计算确定，全运行工况叶片水压力合力作用线位置范围与最优叶片轴位置范围确定，全运行工况最优叶片轴位置区间确定、最优叶片轴位置确定，叶片轴位置优化前后水力矩对比。本发明能使水泵全运行工况叶片最大水力矩减小1/2左右、平均水力矩减小3/4左右，提高了水泵运行参数的准确性和调节机构的可靠耐久性，延长调节机构使用寿命，能够在面广量大的大中型全调节轴流泵和导叶式混流泵中得到广泛应用，推动行业进步，具有重要意义。

主权项

一种水泵全运行工况叶片轴位置优化方法，其特征在于，包括如下操作步骤：A.水泵全运行工况范围内计算工况确定；B.水泵流场计算区域三维建模与网格划分；C.水泵流场数值模拟与叶片水力矩计算确定；D.水泵叶片水压力合力作用线位置与全运行工况最优叶片轴位置所在范围确定；E.水泵全运行工况最优叶片轴位置所在区间确定；F.水泵全运行工况最优叶片轴位置确定；G.水泵叶片轴位置优化前后水力矩对比；步骤A中所述的工况确定方法如下：在水泵运行扬程范围内，选定等间距的m个扬程，m＝5～10，其中包括最小运行扬程H_min和最大运行扬程H_max，扬程间隔为即m个运行扬程为：H₁＝H_min，H₂＝H_min+ΔH，…，H_m‑1＝H_max‑ΔH，H_m＝H_max；对m个扬程的每个扬程，在水泵运行叶片角度范围内，将叶片角按一定间隔选定n个角度，n＝5～10，其中包括最小运行叶片角α_min和最大运行叶片角α_max，即α₁＝α_min,α₂,…，α_n‑1，α_n＝α_max，因此，确定m×n个计算工况；步骤B中所述的水泵流场计算区域包括：长度为叶轮直径1倍左右的叶轮前直段、叶轮段、导叶体段、长度为叶轮直径1～2倍的导叶体出口直段；分别对α₁,α₂,…，α_n‑1，α_n共n个叶轮叶片角的水泵流场计算区域进行三维建模与网格划分；步骤C中所述水泵流场数值模拟与叶片水力矩计算确定方法如下：采用水体连续方程和动量方程、k‑ε湍流模型，水泵流场计算区域采用压力进口边界条件、质量流量出口边界条件，运用CFX流体计算软件对所述m×n个计算工况的水泵流场进行数值模拟，得到不同扬程下不同叶片角度的叶片水力矩，列入表中。