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斜流泵的逆向求解設計法

2014-07-16 15:36:42      點擊:

 逆向求解設計法 逆向求解設計法是預先設置葉片表麵的載荷分布,真空泵然後以渦列替代葉片求解葉片表麵的載荷以滿足給定條件的一種逆向設計方法。該方法最早由後藤彰等提出並在低比轉速斜流泵的設計中應用。然而,雖然現在CFD技術可以對透平機械內部流動進行三元求解,也能分析葉片幾何形狀的變化對流場的影響,但是,還無法確切的知道什麽樣的葉片載荷分布是最合理的,因此也就無法依靠逆向求解方法獲得最優的流道形狀。桜井應用逆向求解設計法根據兩種不同的預設葉片表麵載荷設計了兩種高比轉速斜流泵葉輪並試驗研究比較了其性能,對於高比轉速斜流泵,采用逆向求解設計法可以有效提高設計點的效率,但是無法改善馬鞍形曲線。隨後後藤又將該方法發展到所有類型泵葉片/流道的設計中並建立了三維CAD/CFD交互係統,在該係統中含有一個前人工作積累的數據庫用於設置初始葉片軸麵形狀和葉片表麵載荷分布。

3.控製速度矩設計法:

斜流泵的流道形狀介於離心泵和軸流泵之間,因此在設計方法上,目前有采用介於自由旋渦理論Vur=const和強旋渦理論Vu/r=const之間的某種變化規律的設計形式,也就是控製速度矩設計法。關醒凡在設計比轉速為800的斜流泵時采用了控製速度矩設計方法,在設計中所繪製的流線采用了不同的流動規律,通過該方法設計斜流泵在設計流量下的二次回流得到有效的抑製,在其設計的比轉速為800的斜流泵的性能曲線上,在葉片調整角度為-4°的流量-揚程曲線上沒有出現明顯的馬鞍形。都築采用可控速度矩法對比轉速為455的斜流泵進行了重新設計並分析了改型前後的流場和壓力場,改型後的斜流泵完全消除了最高效率點0.545~0.6流量處的馬鞍現象,曹樹良等在進行斜流泵的設計時,也是預先給定了速度矩的設計。但是在這些研究中,都沒有明確的說明如何控製速度矩。 蔡佑林根據可控渦設計理論和方法,管道泵 認為在葉輪葉片進口邊要滿足來流無衝擊條件,根據庫塔條件,在葉輪葉片的出口邊Vur沿流線的梯度應該為0,根據上述約束,為比轉速為482的斜流泵的設計提供了速度矩Vur的分布規律。根據逆向求解設計法和控製速度矩設計法設計得到的葉片與傳統設計方法得到的葉輪,特別是葉片輪轂處型線的變化規律有所不同。