申请/专利权人：扬州大学

申请日：2022-11-15

公开（公告）日：2024-03-15

公开（公告）号：CN115859497B

主分类号：G06F30/17

分类号：G06F30/17;G06F30/28;F04D29/18;G06F113/08;G06F119/14

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.03.15#授权;2023.04.14#实质审查的生效;2023.03.28#公开

摘要：本发明公开了水利工程内的一种大型立式轴流泵装置整体型线协同生成方法，包括如下步骤：（1）叶轮参数确定；（2）确定立式轴流泵装置各部分设计参数；（3）根据以上参数和参数坐标，在绘图软件中直接绘制出整体的立式泵装置整体断面型线图。本发明实现水泵与进、出水流道一体化设计，通过关键参数推荐范围确定具体数值，从而建立各断面稳定变化的立式泵装置整体图；可避免分开设计过程中的盲目性，实现泵站的稳定、经济运行。

主权项：1.一种大型立式轴流泵装置整体型线协同生成方法，其特征在于，包括如下步骤：1叶轮参数确定：①限制nD值，相当于限制叶片进口外径的相对速度，将选定的nD值代入其中na为单位水泵转速，H为泵站设计扬程；②确定流量系数和比转速ns＝500～1600后，根据相似理论和现有泵站结果综合计算水泵转速其中n为水泵转速，ns为比转速，H为泵站扬程，Q为泵站流量；③确定叶轮直径D值：将①中求得的单位水泵转速na与②中求得的水泵转速n，代入中，求得D值；2确定立式轴流泵装置各部分设计参数：Ⅰ.叶轮域的几何参数包括：轮毂进口到中心型线径向距离Z1，轮缘进口处到中心型线的径向距离Z2，轮毂出口到中心型线的径向距离Z3，轮毂出口处至中心型线的径向距离Z4，叶轮进口至中心型线的轴向距离L1，叶轮出口至中心型线的轴向距离L2，其表达式为： 式中：为叶轮的轮毂比，l1，l2，α1，α2，α3，α4为模型泵数据；根据以上参数确定叶轮中心型线O1O2，选定叶轮中心为坐标原点O0,0，以叶轮轴向且顺水流方向为y轴正向，径向且从轮毂到轮缘方向为x轴正向，A1、B1、C1、D1、E1、F1、G1、H1分别为叶轮域中轮毂、轮缘的各点坐标，均可用已知的Z1、Z2、Z3、Z4、L1、L2表达，具体坐标如下：A1-Z1,-L1,B1-Z2,-L1,G1-Z3,L2,H1-Z4,L2,O10,-L1,O20,L2；所述叶轮域的外型线包括叶轮进口型线O1B1，叶轮出口型线O2H1，轮缘自下而上直线段B1D1，圆弧段D1F1，直线段F1H1，并通过叶轮中心型线O1O2对称后得到叶轮域整体型线；Ⅱ.导叶体的主要几何参数：导叶进口至出口轴向距离L3，导叶轮毂出口至中心型线径向距离Z5，其表达式为：Z5＝Z4+L3sinβ，式中：β为导叶扩散角取值2°～4°，l3为模型泵数据；G2、H2、I1、J1、O3、O4分别为导叶体中轮毂、轮缘的各点坐标，均用已知的Z3、Z4、Z5、L2、L3表达，具体坐标如下：G2-Z3,L2,H2-Z4,L2,I1-Z3,L3,J1-Z5,L3,O30,L2,O40,L2+L3；所述导叶体的外型线包括导叶进口型线O3H2，导叶出口型线O4J1，轮缘型线H2J1，并通过中心型线O3O4对称后得到导叶体整体型线；Ⅲ.导水锥用来为叶轮室提供均匀的水流，叶轮前导水锥头部长度取值1.5Z1，A2、B2、K1、O6分别为导水锥外侧进口及导水锥头部的坐标，均用已知的参数表达，具体坐标如下：A2-Z1,-L1,B2-Z2,-L1,K1-Z2,-L1-1.5Z1,O50,-L1,O60,-L1-1.5Z1；所述的导水锥的外型线包括进口型线O6K1，出口型线O5A2，直线段K1A2，并通过叶轮中心型线O5O6对称后得到导水锥整体型线；Ⅳ.进水流道设计参数：进口流速vj＝QdBjHj，进水流道宽度与叶轮直径比值λ1，进水流道进口到叶轮中心距离与水泵叶轮直径比值λ2，叶轮中心到进水流道底部高程与叶轮直径比值λ3，进水流道喉部高度与叶轮直径比值λ4，进水流道转弯椭圆长轴短轴半径比值λ5；进水流道的直线减缩段和弯曲减缩段的断面沿流道中心线由进口矩形线性渐收缩为圆角矩形再渐变为圆形，其中进水流道出口断面与导水锥进口断面联接，其中各断面面积Si＝XiYi-4-πri2；其中vj＝0.5～0.8ms，Qd为设计工况流量，Qd＝Q，Bj为流道进口宽度，Hj为流道进口高度，Xi为进水流道圆角矩形断面宽度，Yi为进水流道圆角矩形断面高度，ri为进水流道圆角半径；λ1为2.0-2.5；λ2为3.5-4.0；λ3为1.65-2.3；λ4为0.85-1.10；λ5为1.0-1.2；Ⅴ.出水流道由弯管段和平直管出水段组成，弯曲段引导水流由竖直方向合理转向水平方向，导叶体出口断面与弯管进口断面联接，弯管的两个圆弧曲线长度差，Lg＝2*Z5，大圆弧的曲率半径小圆弧的曲率半径平直管出水段为连续渐变的直边圆角形，以便出水流道各断面由圆形渐扩为矩形，第一个断面为圆形断面，圆的半径Rc＝Z5,倒圆弧为Z5的数值，根据半径计算得到第一个断面的面积最后一个断面为矩形，矩形的长度控制Y0＝2RC，矩形宽度控制为X0＝RC，倒圆弧为0，中间断面面积按线性变化，其控制方程为各断面面积So＝XoYo-4-πro2，各断面导圆弧半径ro与出水流道的长度成正比，从Z5到0之间线性变化；其中Xo为出水流道圆角矩形断面宽度，Yo为出水流道圆角矩形断面高度；3根据以上参数和参数坐标，在绘图软件中直接绘制出整体的立式泵装置整体断面型线图。

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