射流尾跡三元流動設計軟體的製作方法

2023-05-04 14:45:56 1

專利名稱：射流尾跡三元流動設計軟體的製作方法
技術領域：
本發明涉及離心式壓氣機和水泵的葉輪設計，尤其涉及三元流動理論在離心式壓氣機和水泵葉輪設計中的應用。
背景技術：
一· 一元、二元、三元流動理論
離心式壓氣機和水泵的葉輪、及固定於葉輪上的圓柱坐標系(R、Φ、Z)及相對流動速度W見

圖1，左側示意了一個含有6個葉片(aehd, bfgc等)的葉輪局部視圖，右側單獨畫出了一個葉片通道，圖中箭頭畫出了葉輪進口截面abed及出口截面gfeh相對流速分布。
離心式壓氣機和水泵工作的原理就是由電機帶動葉輪旋轉，轉速為左圖中η所示，在與葉輪同步旋轉的園柱坐標系(R、Φ、Ζ)中，任何空間一點均可由此坐標系確定.任何一點的流速W,可表示為該點三個坐標的函數W = f (R, Φ , Z),這就是三元流動的基本概念，要求計算右圖中流道中任何空間一點的流速W，就是三元流動解法.
沿進口截面abed,流速W1是不均勻的，沿出口截面ghef流速W2也是不均勻的.但在早期的葉輪設計中，卻假定WjPW2是均勻的，若流量為Q，則流速Wx = abc^Ja Wi = efg^i^，在流道的內部任何通流截面，如IJKM'流細者陽購白勺，者β按同樣公式計算.從進口到出口流線長度坐標為l(bf曲線坐標)，則流速W = f(l)即流速W僅為I 一個自變量的函數，所以稱之為一元流動，這當然是一種極為近似的物理模型， 如同河流中水流速度只隨河道長度變化，不考察沿河道深度和寬度水流速度的變化，工程師設計葉輪時，把葉輪內形狀複雜的通道簡化為變截面的彎水管進行分析，憑經驗設計葉片的幾何形狀，作出多種模型，在實驗臺上一一進行對比測試，優選其中的一個。
二十世紀八十年代，電子計算機得到普遍應用之後，出現了二元流動理論，即沿圖1中右圖中dcgh曲面(迴轉 面，也稱S1流面)和bcgf曲面(子午面，也稱S2流面)計算出流速W的分布，即求出W = f\(Z，Φ)和W = f2(Z，R)，比一元流動較為真實地反映葉片通道內的物理本質。目前絕大多數國外的製造廠家已在使用這種理論進行設計。
在這種二元流動理論中，我們看到對空間任何一點(Rtl, Φ0, Z0)，我們由S1流面得出流速為界』=/；(2。,麼),^，由52流面得出流速為W〃=/2(Z。,凡)。，這兩者並不相同， 通常W' W。當然，實際上該點只能有一個流速值W，說明二元流動理論仍不能完全反映流動的真實性，而這隻有通過三元流動理論計算才能解決。
二 .三元流動理論的應用突破
完全三元流動的計算方法，數學上是極端困難的，作為一大突破，把三元降為二元，提出了 SpS2兩類流面的概念，這是我國科學家吳仲華1952年在世界上首創的(參考文獻1:NASA TN 2604)，這是葉輪機械三元流動理論計算的奠基石。
他是1952年在美國宇航局留易斯噴氣推進中心發明這個理論的，國際學術界稱為『吳氏方程』。但水泵行業直到1976年，美國多個專家學者撰寫的權威工具書「泵手冊」，還在前 言中把「吳氏方程」列為十年後可能使用的方法。1980年我們率先在電子計算機上實現了兩類流面交叉迭代求出三元流動的方法 (參考文獻2 :葉輪機械內的三元流動解法一 「流面坐標」迭代法)，並用於離心葉輪的流動 計算。其基本點如下SI, S2兩類流面的運動方程
權利要求
1.一種立足於 的設計程序軟體。
2.如權利要求1所述的程序軟體，其特徵是從給定葉輪的幾何形狀、轉速、流量，算出葉輪內部流場的分布，可以判斷葉輪水力效率的高低，提供改進葉輪水力效率的方法。
3.如權利要求1所述的程序軟體，其特徵是做已有葉輪的變工況計算，給定一系列流量值，可計算出揚程的分布，由進口的揚程分布，可判斷其抗汽蝕性能好壞。
4.如權利要求1所述的程序軟體，其特徵是可計算整個壓氣機或泵的不同轉速的型-1'Tfe P曰。
5.如權利要求1所述的程序軟體，其特徵是可計算尾跡，求出其形狀，提出減少或消除的技術措施，進而提1 效率和流量。
全文摘要
一種用於離心式泵和壓氣機葉輪優化設計的電腦程式軟體，立足於發明人提出的《射流——尾跡三元流動理論計算》，已成功地用於多個離心泵的優化設計，取得明顯的節能效果，可以向有關設計和生產部門推廣應用。
文檔編號F04D29/22GK103016393SQ20111028546
公開日2013年4月3日 申請日期2011年9月23日 優先權日2011年9月23日
發明者劉殿魁, 劉力, 劉宇 申請人:劉殿魁