水泵叶片设计方法及系统技术方案

本发明专利技术实施例提供一种水泵叶片设计方法及系统，该方法包括：根据叶片的轴面投影图及载荷分布曲线，计算获得木模图上的前盖板流线及后盖板流线；在木模图中，测量每条轴面截线与前盖板流线的交点对应的第一半径值以及每条轴面截线与后盖板流线的交点对应的第二半径值；在轴面投影图中，根据第一半径值确定轴面截线在前盖板曲线上的第一边界点以及根据第二半径值确定轴面截线在后盖板曲线上的第二边界点；在轴面投影图中，基于设定的轴面截线变化规律，分别连接每个第一边界点及对应的第二边界点，获得光滑的轴面截线。本发明专利技术实施例通过对轴面截线进行有规律的光顺处理，消除了反问题设计过程中因给定的流场分布不合理造成叶片表面扭曲问题。

【技术实现步骤摘要】
水泵叶片设计方法及系统
本专利技术实施例涉及水泵设计领域，更具体地，涉及一种水泵叶片设计方法及系统。
技术介绍
基于三维反问题的叶片水力设计方法成为离心泵叶片设计中的主要方法，与传统一维水力设计方法通过给定叶片几何参数来控制叶片形状不同，反问题设计方法通过给与流场条件直接相关的叶片载荷分布来控制叶片形状。这种设计方法的优势在于将流场控制条件引入设计过程，设计者将流场控制条件与水泵内部流动特性建立某种联系，以设计出符合性能要求的水泵叶片。现有技术中，在使用反问题方法设计叶片的过程中，只指定了前盖板和后盖板的载荷曲线，从而叶片的边界形状得以控制。但是，叶片在前盖板到后盖板之间是如何变化的，并未在设计过程中加以控制，这样的设计方法就导致了叶片表面就极有可能出现扭曲问题，尤其是进口边可能会呈现S型，显然这可能会导致叶轮出口处产生漩涡等二次流问题，不利于叶片的水力性能。
技术实现思路
为了解决上述问题，本专利技术实施例提供一种克服上述问题或者至少部分地解决上述问题的水泵叶片设计方法及系统。根据本专利技术实施例的第一方面，提供一种水泵叶片设计方法，该方法包括：根据叶片的轴面投影图及载荷分布曲线，计算获得木模图上的前盖板流线及后盖板流线；在木模图中，测量每条轴面截线与前盖板流线的交点对应的第一半径值以及每条轴面截线与后盖板流线的交点对应的第二半径值；在轴面投影图中，根据第一半径值确定轴面截线在前盖板曲线上的第一边界点以及根据第二半径值确定轴面截线在后盖板曲线上的第二边界点；在轴面投影图中，基于设定的轴面截线变化规律，分别连接每个第一边界点及对应的第二边界点，获得光滑的轴面截线。根据本专利技术实施例第二方面，提供了一种水泵叶片设计系统，该系统包括：计算模块，用于根据叶片的轴面投影图及载荷分布曲线，计算获得木模图上的前盖板流线及后盖板流线；测量模块，用于在木模图中，测量每条轴面截线与前盖板流线的交点对应的第一半径值以及每条轴面截线与后盖板流线的交点对应的第二半径值；确定模块，用于在轴面投影图中，根据第一半径值确定轴面截线在前盖板曲线上的第一边界点以及根据第二半径值确定轴面截线在后盖板曲线上的第二边界点；连接模块，用于在轴面投影图中，基于设定的轴面截线变化规律，分别连接每个第一边界点及对应的第二边界点，获得光滑的轴面截线。根据本专利技术实施例的第三方面，提供了一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，处理器执行程序时实现如第一方面的各种可能的实现方式中任一种可能的实现方式所提供的水泵叶片设计方法。根据本专利技术实施例的第四方面，提供了一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现如第一方面的各种可能的实现方式中任一种可能的实现方式所提供的水泵叶片设计方法。本专利技术实施例提供的水泵叶片设计方法及系统，通过在保证前后盖板轴面截线控制点不变的前提下，对轴面截线进行有规律的光顺处理，即通过增加一条轴面截线的几何约束解决了轴面截线上节点之间的计算结果不连续的问题，从而在控制前后盖板流线上载荷分布的基础上还保持了叶片表面的光顺，消除了反问题设计过程中因给定的流场分布不合理造成叶片表面扭曲问题，有利于叶片的水利性能。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些图获得其他的附图。图1为本专利技术实施例提供的水泵叶片设计方法的流程示意图；图2本专利技术实施例提供的木模图前后流线平面投影图；图3本专利技术实施例提供的轴面投影图节点图；图4为本专利技术实施例提供的轴面截线图；图5为本专利技术实施例提供的木模截线图；图6为本专利技术实施例提供的给定的载荷曲线分布图；图7为本专利技术实施例提供的调控前设计得到的叶片三维形状图；图8为本专利技术实施例提供的轴面截线变化规律图；图9为本专利技术实施例提供的调控前后泵的水力效率对比；图10为本专利技术实施例提供的调控后叶片的轴面投影图；图11为本专利技术实施例提供的调控后叶片三维形状图；图12为本专利技术实施例提供的调控后叶片载荷分布图；图13为本专利技术实施例提供的水泵叶片设计系统的结构示意图；图14为本专利技术实施例提供的电子设备的实体结构示意图。图中，1：后盖板流线；2：前盖板流线；3：轴面截线；4：前盖板曲线；5：后盖板曲线。具体实施方式为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。针对现有技术中存在的叶片表面扭曲的问题，本专利技术实施例提供一种水泵叶片设计方法。可以利用该方法进行水泵叶片的设计，或者对现有的叶片进行调控。参见图1，该方法包括：101、根据叶片的轴面投影图及载荷分布曲线，计算获得木模图上的前盖板流线及后盖板流线。其中，在步骤101前可根据传统设计方法确定叶轮轴面的形状，并确定进口边。基于叶轮轴面的形状可确定叶片的轴面投影图，应当说明的是，此时的轴面投影图中没有轴面截线，只有前盖板曲线和后盖板曲线。另外，还可获得载荷分布曲线，载荷分布曲线(或载荷特性曲线)即表示叶轮需要承受的载荷的情况。本专利技术实施例对获取载荷分布曲线的方式不作限定。在步骤101中，可基于轴面投影图及载荷分布曲线获得前盖板流线及后盖板流线的形状。参见图2，木模图中的前盖板流线1位于后盖板流线2的上方。102、在木模图中，测量每条轴面截线与前盖板流线的交点对应的第一半径值以及每条轴面截线与后盖板流线的交点对应的第二半径值。具体地，参见图2，前盖板流线1和后盖板流线2分别与每条轴面截线都相交。因此，每条轴面截线都有两个交点，一个交点是与前盖板流线的交点，另一个交点是与后盖板流线的交点。可以依次测量每个交点与木模图中的原点之间的距离，即为半径值。其中，与前盖板流线的交点对应的半径值为第一半径值，与后盖板流线的交点对应的半径值为第二半径值。例如图2所示，R1为第Ⅷ号轴面截线的第二半径值。103、在轴面投影图中，根据第一半径值确定轴面截线在前盖板曲线上的第一边界点以及根据第二半径值确定轴面截线在后盖板曲线上的第二边界点。具体地，参见图3，轴面投影图包含有前盖板曲线4及后盖板曲线5。对于每条轴面截线3，可以找到后盖板曲线5上距离基线第二半径值的点，该点即为该轴面截线3的第二边界点，例如图2中的R1；同样可以找到前盖板曲线4上距离基线第一半径值的点，该点即为该轴面截线3的第一边界点。基于上述方式，可依次获得每条轴面截线的第一边界点和第二边界点。104、在轴面投影图中，基于设定的轴面截线变化规律，分别连接每个第一边界点及对应的第二边界点，获得光滑的轴面截线。具体地，在获得了每一轴面截线的第一边界点和第二边界点后，将第一边界点及第二边界点连接，即可获得该轴面截线，从而完成轴面投影图，如图4所示。连接的方式具体可按照一定的轴面截线变化规律，并可采用插值的方式。本专利技术实施例提供的方法，通过在保证前本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种水泵叶片设计方法，其特征在于，包括：根据叶片的轴面投影图及载荷分布曲线，计算获得木模图上的前盖板流线及后盖板流线；在所述木模图中，测量每条轴面截线与所述前盖板流线的交点对应的第一半径值以及每条所述轴面截线与所述后盖板流线的交点对应的第二半径值；在所述轴面投影图中，根据所述第一半径值确定所述轴面截线在前盖板曲线上的第一边界点以及根据所述第二半径值确定所述轴面截线在后盖板曲线上的第二边界点；在所述轴面投影图中，基于设定的轴面截线变化规律，分别连接每个所述第一边界点及对应的所述第二边界点，获得光滑的所述轴面截线。

【技术特征摘要】
1.一种水泵叶片设计方法，其特征在于，包括：根据叶片的轴面投影图及载荷分布曲线，计算获得木模图上的前盖板流线及后盖板流线；在所述木模图中，测量每条轴面截线与所述前盖板流线的交点对应的第一半径值以及每条所述轴面截线与所述后盖板流线的交点对应的第二半径值；在所述轴面投影图中，根据所述第一半径值确定所述轴面截线在前盖板曲线上的第一边界点以及根据所述第二半径值确定所述轴面截线在后盖板曲线上的第二边界点；在所述轴面投影图中，基于设定的轴面截线变化规律，分别连接每个所述第一边界点及对应的所述第二边界点，获得光滑的所述轴面截线。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述获得光滑的所述轴面截线之后，还包括：根据所述轴面投影图中的轴面截线在所述木模图中绘制相应的木模截线。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述轴面截线变化规律为：所述轴面截线为圆弧，所述圆弧的特征尺寸沿进口边到出口边的方向呈下凸型增加。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述特征尺寸为圆弧半径与叶轮出口半径的比值。5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据叶片的轴面投影图及载荷分布曲线，计算获得木模图上的前盖板流线及后盖板流线之前，还包括：通过速度系数法或相似换算获得所述轴面投影图。6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据叶片的轴面投影图及载荷分布...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨魏，刘本庆，王福军，
申请(专利权)人：中国农业大学，
类型：发明
国别省市：北京,11