混流泵的作用

 

混流泵是一種比轉(zhuǎn)速較高的泵型，普遍運(yùn)用于農(nóng)田澆灌，防澇排洪，污水解決，電站冷卻體系等范疇。在大流量，低揚(yáng)程的運(yùn)用處所下，軸流泵揚(yáng)程，流質(zhì)變更規(guī)模小，高效區(qū)窄，抗汽蝕性能差，運(yùn)用混流泵替代軸流泵，可以在施展軸流泵長(zhǎng)處的基本上彌補(bǔ)這些缺陷，從而獲得更好的運(yùn)用后果。 

高比轉(zhuǎn)速混流泵的設(shè)計(jì)方法 

軸面活動(dòng)盤(pán)算 

采取流線(xiàn)迭代法求解軸面活動(dòng)。流線(xiàn)迭代法基于沿恣意準(zhǔn)正交線(xiàn)的軸面速度梯度方程和流體靜止的延續(xù)方程，依據(jù)各子流道流量相等的準(zhǔn)則，迭代求解沿準(zhǔn)正交線(xiàn)的軸面速度梯度方程即可得到軸面流網(wǎng)。通過(guò)流線(xiàn)迭代法，在肯定軸面流道輪廓之后，可以通過(guò)所需時(shí)光很短的迭代盤(pán)算歷程得到準(zhǔn)確的軸面流網(wǎng)。圖1是流網(wǎng)所對(duì)應(yīng)的軸面速度沿軸面流線(xiàn)的散布

過(guò)流斷面檢討 

轉(zhuǎn)變傳統(tǒng)的作內(nèi)切圓方法來(lái)近似盤(pán)算過(guò)流斷面面積的方法，運(yùn)用流線(xiàn)迭代法的特征，運(yùn)用了另外一種簡(jiǎn)便的方法來(lái)盤(pán)算過(guò)流斷面面積。 

圖2。 過(guò)流斷面造成線(xiàn)確實(shí)定

在軸面活動(dòng)盤(pán)算中，準(zhǔn)正交線(xiàn)與軸面流線(xiàn)造成的軸面流網(wǎng)已經(jīng)肯定，軸面流線(xiàn)在各個(gè)網(wǎng)格點(diǎn)上的斜率都已盤(pán)算得到，依據(jù)這些初始數(shù)據(jù)，軸面流線(xiàn)上恣意一點(diǎn)的斜率都可以通過(guò)插值方法進(jìn)行盤(pán)算，斟酌到過(guò)流斷面造成線(xiàn)與軸面流線(xiàn)垂直的特征，由此可肯定經(jīng)過(guò)該點(diǎn)的過(guò)流斷面造成線(xiàn)在該點(diǎn)的斜率。作初始過(guò)流斷面造成線(xiàn)，并調(diào)劑造成線(xiàn)與軸面流線(xiàn)的交點(diǎn)地位，直至滿(mǎn)意垂直關(guān)系為止，由此可肯定過(guò)流斷面造成線(xiàn)的外形以及地位，如圖2所示。而后運(yùn)用數(shù)值積分就可以準(zhǔn)確盤(pán)算過(guò)流斷面面積。過(guò)流斷面面積變更法則如圖4所示。這種改良的方法具備面積盤(pán)算精度高和少量增加修正任務(wù)量的長(zhǎng)處。 

 

葉輪的設(shè)計(jì)采取葉片骨線(xiàn)微分方程： 

式中 Cn —質(zhì)點(diǎn)相對(duì)速度的周向重量 

ω—葉輪角速度 

軸面活動(dòng)盤(pán)算后，軸面速度Cm 和點(diǎn)對(duì)應(yīng)的半徑r已知，角速度ω給定，所以只有給出速度矩Cnr沿軸面流線(xiàn)的散布法則就可以通過(guò)積分式（1）得到葉片的包角，進(jìn)而得到葉片軸面截線(xiàn)。因?yàn)椴扇?Omega;u=0的二元實(shí)踐，沿同一軸面截線(xiàn)上速度矩等于常數(shù)，因而只有給定任一軸面流線(xiàn)上的速度矩散布法則即可，個(gè)別給定沿輪緣邊即可。 

 

導(dǎo)葉的設(shè)計(jì)采取葉片骨線(xiàn)微分方程： 

須要給定葉片安置角α沿一切軸面流線(xiàn)的散布法則后通過(guò)積分式（2）得到葉片的包角，進(jìn)而得到葉片軸面截線(xiàn)。葉輪葉片和導(dǎo)葉葉片的軸面截線(xiàn)如圖4所示。 

 

葉片加厚和修圓 

加厚和修圓均在保角變換立體內(nèi)進(jìn)行。其基本方法是：將流面內(nèi)的空間流線(xiàn)保角變換到圓柱開(kāi)展面上，在圓柱開(kāi)展面內(nèi)將葉片骨線(xiàn)單邊加厚，得到葉片反面流線(xiàn)開(kāi)展線(xiàn)，再將其按等包角取點(diǎn)并轉(zhuǎn)換到軸面投影圖上，潤(rùn)滑銜接同名點(diǎn)則為葉片反面軸面截線(xiàn)，如圖3中虛線(xiàn)所示；同時(shí)在圓柱開(kāi)展面內(nèi)進(jìn)行葉片頭部及尾部修圓，再將圓柱開(kāi)展面上圓頭的各個(gè)坐標(biāo)點(diǎn)轉(zhuǎn)換到流面上的空間點(diǎn)，從而實(shí)現(xiàn)葉片的頭部及尾部的修圓任務(wù)。修圓后的葉片頭部三維外型如圖5所示。 

圖5。 葉片頭部三維外型

葉輪的優(yōu)化 

以葉輪的效力最大為宗旨函數(shù)，采取遺傳算法搜尋最優(yōu)速度矩散布法則，從而得到實(shí)踐上性能較好的葉輪。遺傳算法優(yōu)化歷程簡(jiǎn)樸而快捷，并且搜尋出的解個(gè)別在最長(zhǎng)處或許最長(zhǎng)處左近，它轉(zhuǎn)變了傳統(tǒng)的人工重復(fù)修正和設(shè)計(jì)的歷程，進(jìn)步了設(shè)計(jì)的效力。 

木模圖繪制及三維外型 

遵照葉片任務(wù)面和反面的軸面截線(xiàn)數(shù)據(jù)，給定木模截線(xiàn)地位，盤(pán)算木模圖數(shù)據(jù)，繪制木模圖，并依據(jù)軸面截線(xiàn)數(shù)據(jù)，進(jìn)行設(shè)計(jì)后果的三維外型。 

 

水力設(shè)計(jì)順序的開(kāi)發(fā) 

基于上面介紹的設(shè)計(jì)方法，運(yùn)用Fortran言語(yǔ)研制開(kāi)發(fā)了一整套實(shí)用于高比轉(zhuǎn)速混流泵水力設(shè)計(jì)的軟件包，目標(biāo)是為了實(shí)現(xiàn)全程盤(pán)算機(jī)設(shè)計(jì)，進(jìn)步設(shè)計(jì)盤(pán)算的精度和任務(wù)效力，下降人為經(jīng)歷因素在設(shè)計(jì)歷程中的影響，并且由該順序盤(pán)算得到的葉片外表潤(rùn)滑，葉片外表數(shù)據(jù)完全，便于數(shù)控機(jī)床加工制作，為系列高比轉(zhuǎn)速混流泵的研發(fā)供給了一個(gè)平臺(tái)。 

順序的功用 

依據(jù)設(shè)計(jì)參數(shù)與設(shè)計(jì)請(qǐng)求盤(pán)算葉輪的重要參數(shù)，肯定軸面流道外形。 

進(jìn)行軸面活動(dòng)盤(pán)算，輸入葉輪和導(dǎo)葉的軸面投影圖，生成軸面流網(wǎng)，檢討軸面流道過(guò)流面積變更法則。 

采取遺傳算法優(yōu)化速度矩沿軸面流線(xiàn)的散布法則，肯定葉片骨線(xiàn)外形，輸入葉片軸面截線(xiàn)圖。 

加厚葉片，修圓葉片頭部，尾部，輸入葉片加厚之后的軸面截線(xiàn)圖，木模圖以及葉片頭部和尾部修圓后的泵三維外型圖。 

 

1） 構(gòu)造清楚。遵照設(shè)計(jì)的重要步驟，各個(gè)功用模塊都以子順序的情勢(shì)編寫(xiě)。同時(shí)，罕用的算法也運(yùn)用子順序編寫(xiě)。這樣各個(gè)設(shè)計(jì)步驟具備很高的獨(dú)立性，便于用戶(hù)的瀏覽，而且順序涌現(xiàn)同伴時(shí)也可以很快地定位發(fā)明同伴的地位。 

2） 設(shè)計(jì)的步驟靈巧。通常狀況下，一個(gè)完全的設(shè)計(jì)歷程是從肯定葉輪基本幾何參數(shù)，生成初始數(shù)據(jù)開(kāi)端的，因?yàn)轫樞蛑懈鱾€(gè)功用模塊之間具備較高的獨(dú)立性，用戶(hù)可以從任何一個(gè)步驟開(kāi)端進(jìn)行設(shè)計(jì)。 

3） 數(shù)據(jù)傳遞方法多樣。主順序與子順序之間，各個(gè)子順序之間的數(shù)據(jù)傳遞方法采取虛實(shí)參數(shù)聯(lián)合，公用區(qū)以及數(shù)據(jù)文件來(lái)實(shí)現(xiàn)。將這三種數(shù)據(jù)替換方法進(jìn)行組合是為了實(shí)現(xiàn)順序的靈巧調(diào)用，滿(mǎn)意不同用戶(hù)的請(qǐng)求。 

4） 人機(jī)交互性好。葉輪的全部設(shè)計(jì)歷程十分靈巧。在設(shè)計(jì)歷程中，用戶(hù)可與順序進(jìn)行對(duì)比充足的交互，順序可以對(duì)一些系數(shù)的抉擇進(jìn)行提醒，可按默許值或按用戶(hù)給定的經(jīng)歷值進(jìn)行盤(pán)算，假如用戶(hù)對(duì)默許的盤(pán)算后果不滿(mǎn)意，可以即時(shí)修正。假如積分得到的葉片包角不適宜，用戶(hù)可即時(shí)修轉(zhuǎn)變更法則或許修正其余參數(shù)（如出口邊的地位等等）以獲得滿(mǎn)意的后果。 

5） 順序可讀性好。在順序中，對(duì)各個(gè)步驟，盤(pán)算時(shí)采取的算法，子順序的功用，變量的意義等都進(jìn)行了具體的解釋?zhuān)阌谟脩?hù)的瀏覽，運(yùn)用和保護(hù)。此外，順序在運(yùn)行涌現(xiàn)同伴時(shí)，同伴信息會(huì)反應(yīng)給用戶(hù)，提醒用戶(hù)應(yīng)修正的重要內(nèi)容。