一种混流式水轮机轴面流线绘制的新方法技术

本发明专利技术提供了一种混流式水轮机轴面流线绘制的新方法，该方法共分为三步进行，第一步在流道内绘制等势线，第二步在流道内绘制流线，第三步检验和修正流线。采用了“以直代曲”的思想和垂直于上冠、下环的原则绘制等势线，使等势线满足设计要求；在绘制完等势线的前提下，借助流线与等势线相互垂直的原则绘制轴面流线。通过对轴面流线绘制方法的改进，进而可优化混流式水轮机转轮叶片的设计过程，降低设计者的经验对于轴面流线绘制质量的影响。

A new method of drawing the flow line on the shaft surface of Francis turbine

【技术实现步骤摘要】
一种混流式水轮机轴面流线绘制的新方法
本专利技术属于水力机械工程领域，涉及混流式水力机械轴面流线的绘制方法。
技术介绍
混流式水轮机的转轮叶片是混流式水轮机的核心部件，具备实现能量的转换的功能，其工作原理为将水流的能量转换为旋转机械的动力势能，性能的优劣直接影响混流式水轮机组的整体效率。叶片是转轮的重要组成部分，其设计过程包括绘制水力计算图、绘制木模图和三维建模，此设计过程在轴面流线绘制方法这一方面存在着弊端。依据现有的轴面流线绘制方法进行轴面流线绘制时，第一次所绘制流线的质量直接影响着轴面流线修正的工作量，而第一次所绘制流线的质量主要依赖于设计者的经验，具有不稳定性因素的存在，这会在一定程度上增加轴面流线修正的反复性。
技术实现思路
针对上述问题，本专利技术对轴面流线的绘制方法进行了改进，提供了一种混流式水轮机轴面流线绘制的新方法，削弱了设计者的经验对于轴面流线绘制质量的影响。一种混流式水轮机轴面流线绘制的新方法，其特征在于：包括以下步骤：1)在流道内绘制等势线：第一条等势线为以下环圆弧与流道进口段的交点K本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种混流式水轮机轴面流线绘制的新方法，其特征在于：包括以下步骤：/n1)在流道内绘制等势线：第一条等势线为以下环圆弧与流道进口段的交点K点处为起点的绘制垂线；自第二条等势线开始按照“以直代曲”的方式绘制，使等势线必须垂直于转轮的上冠和下环；且等势线应为平顺光滑的曲线；/n2)在流道内绘制流线：首先流道出口和进口的分点，在完成流道进口和出口的分点的基础上，使用AutoCAD中的样条曲线命令进行流线的绘制，所绘制的流线应与等势线垂直，且流线具备光顺平滑的特性；/n3)检验和修正流线：首先使用绘制圆的方法确定两侧等势线与流线的交点，并使用样条曲线依次连接的方法绘制等势线组，以两相邻流面间流量相等...

【技术特征摘要】
1.一种混流式水轮机轴面流线绘制的新方法，其特征在于：包括以下步骤：
1)在流道内绘制等势线：第一条等势线为以下环圆弧与流道进口段的交点K点处为起点的绘制垂线；自第二条等势线开始按照“以直代曲”的方式绘制，使等势线必须垂直于转轮的上冠和下环；且等势线应为平顺光滑的曲线；
2)在流道内绘制流线：首先流道出口和进口的分点，在完成流道进口和出口的分点的基础上，使用AutoCAD中的样条曲线命令进行流线的绘制，所绘制的流线应与等势线垂直，且流线具备光顺平滑的特性；
3)检验和修正流线：首先使用绘制圆的方法确定两侧等势线与流线的交点，并使用样条曲线依次连接的方法绘制等势线组，以两相邻流面间流量相等为理论依据所绘制的流线和等势线进行修正。


2.根据权利要求1所述的混流式水轮机轴面流线绘制的新方法，其特征在于：步骤1)中“以直代曲”的绘制方式为：等势线与下环的交点选择在圆弧段，在转轮下环位置任选接近的两点A和B，并连接A和B两点，记为直线段AB且其中点为C点，过C点作直线段AB的垂线，以直线段AB的中点C点做为样条曲线的起点，并沿直线段AB的垂线方向使用样条曲线拟合命令绘制等势线，经过若干个拟合点之后，应该使所绘制的等势线垂直于转轮上冠，完成一条等势线的绘制，重复上述过程完成其余等势线的绘制。


3.根据权利要求2所述的混流式水轮机轴面流线绘制的新方法，其特征在于：步骤1)中，每一条等势线的绘制过程中的拟合点数目的选取范围设定为5-7个点，包括起点和终点。


4.根据权利要求2所述的混流式水轮机轴面流线绘制的新方法，其特征在于：步骤1)中，所绘制的等势线的条数为6-9条。


5.根据权利要求2所述的混流式水轮机轴面流线绘制的新方法，其特征在于：步骤2)依据以下步骤完成绘制：
2.1)首先流道出口和进口的分点：使用定数等分命令将流道进口均分为n份，自上冠至下环的每一个节点用数字0、1、2、3、…、n依次进行标记；转轮下环的出口直线段EF和中心轴线的延长线的交点标记为M点；选择半径绘圆命令，以M点为圆心，直线段EM为半径绘制圆，将所绘制的圆与中心轴线的交点记为N点，过流道出口的下环端点E点做中心轴线的垂线，该垂线和中心轴线的交点为D点，并将E点和D点之间的直线段记为出口直线段ED；使用定数等分命令将出口直线段ED均分为n份，过每个节点做出口直线段ED的垂线，每个节点所对应的垂线均与圆弧段有交点，自中心轴线至下环出口段的每一个交点用数字1′、2′、3′、…、(n-1)′依次进行标记，且该处的数字标记需和进口处的数字标记一一对应；
2.2)绘制流线：使用AutoCAD中的样条曲线命令进行流线的绘制，以流道进口所分点中的1点为流线的起点，绘制一条依次垂直于每一条等势线的样条曲线，其终点为所选起点对应的流道出口上所分的1′点，将其与出口直线段ED的交点记为1″；依照上述方法，绘制剩余的n-1条流线，并将与出口直线段ED的交点依次记为2″、3″...

【专利技术属性】
技术研发人员：周文杰，赵智斌，王一帆，高波，
申请(专利权)人：江苏大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32