1.一種基于熵產(chǎn)和葉片載荷聯(lián)合約束的離心泵葉輪設(shè)計(jì)方法,其特征在于,包括以下步驟:
1)在計(jì)算機(jī)的CFD系統(tǒng)中對(duì)原型泵進(jìn)行仿真,根據(jù)計(jì)算公式確定流道葉片載荷分布;
式中:p+和p-分別為葉片壓力面和吸力面壓力,單位Pa;z為葉片數(shù);Wmbl為葉片流線上的相對(duì)速度,單位m/s;ρ為水的密度;為速度環(huán)量,單位m2/s;m為相對(duì)軸面流線長(zhǎng)度;為葉片載荷;
2)根據(jù)載荷分布情況,在確定兩條葉片載荷曲線后,根據(jù)葉片型線微分方程繪制出葉片幾何模型;
3)對(duì)繪制出的葉片幾何模型進(jìn)行CFD仿真驗(yàn)證是否符合物理要求;
4)若葉片模型不滿(mǎn)足物理要求,則返回步驟1),調(diào)整葉片載荷分布,重新繪制葉片;
5)若設(shè)計(jì)的葉輪滿(mǎn)足物理要求,則基于能量熵理論,根據(jù)公式計(jì)算出葉片的能量損失分布情況;
SD”′的值由雷諾平均N-S方程獲得,SD′”′可由式得出,其中κ和ω分別是SSTκ-ω模型中的湍動(dòng)能和特征頻率,α=0.09為經(jīng)驗(yàn)常數(shù),V代表流道體積,T為離心泵內(nèi)部溫度;
6)根據(jù)葉片的能量損失分布情況,在葉片上發(fā)生能量損失的主要位置開(kāi)至少一個(gè)圓形的平衡孔,平衡孔半徑為葉片出口端寬度的1/5~1/6,平衡孔軸向位置位于葉片中截面;
7)若葉片的能量損失仍不滿(mǎn)足要求,則改變?nèi)~片載荷分布,返回步驟2),直到設(shè)計(jì)出滿(mǎn)足能量損失要求的葉片為止。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述設(shè)計(jì)方法設(shè)計(jì)的離心泵葉輪,其特征在于:包含六個(gè)葉片,每個(gè)葉片上分別開(kāi)有平衡孔,平衡孔半徑為4~5mm,所述平衡孔位于葉片軸向的中截面位置,平衡孔的中心到葉片進(jìn)口的距離為葉片長(zhǎng)度的70%~80%。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的離心泵葉輪,其特征在于:所述葉片厚度為2~3mm,葉片進(jìn)口直徑為300~320mm,葉片出口直徑為600~640mm,葉片出口的寬度為20~25mm,葉片進(jìn)口安放角為29-30度,葉片出口安放角為20~24度。