一种对旋流体机械叶轮转速匹配优化方法技术

本发明专利技术公开的一种对旋流体机械叶轮转速匹配优化方法，包括建立数值计算模型；获取对旋流体机械两级叶轮的额定转速并分别调整转速范围；获取转速范围内两级叶轮转速匹配的样本点并输入数值模型，计算得到相应的扬程、水力效率和后置叶轮最低压力系数数据；进行响应面拟合，获得扬程、水力效率和后置叶轮最低压力系数的近似预测模型；以水力效率和后置叶轮最低压力系数最大值为优化目标，以扬程为约束条件，采用粒子群优化算法对对旋流体机械两级叶轮转速的最优匹配进行优化。本发明专利技术一种对旋流体机械叶轮转速匹配优化方法，能够改善后置叶轮的流态以提升整机的效率和稳定性。叶轮的流态以提升整机的效率和稳定性。叶轮的流态以提升整机的效率和稳定性。

【技术实现步骤摘要】
一种对旋流体机械叶轮转速匹配优化方法


[0001]本专利技术属于流体机械优化方法
，具体涉及一种对旋流体机械叶轮转速匹配优化方法。

技术介绍

[0002]对旋式流体机械是一种采用对旋叶轮提高流体机械工作能力的机械。其特点是具有两个旋转方向相反的叶轮，后置叶轮可以回收前置叶轮出口的部分动能，同时给流体进行二次做功，提高流体机械的整体做功能力。该设计可以有效缩小流体机械的尺寸，降低重量，便于运输。目前，相关专利和文献报道的流体机械有对转轴流泵，对转螺旋桨和对转通风机。
[0003]传统的对转流体机械在进行对转叶轮的转速设计时，往往采用等转速设计，前置叶轮转速和后置叶轮转速相同。但申请人发现，基于等转速设计下的对转泵，由于前置叶轮出口流体具有一定的环量，后置叶轮的做功往往大于前置叶轮。此外，由于后置叶轮进口在等转速设计时存在较大的冲角，造成后置叶轮头部的流态恶化，产生严重的流动分离现象，并引起局部低压区，在泵内及螺旋桨内会产生空化现象，产生噪音，降低了流体机械的整机效率和稳定性。
[0004]此外，对于可逆对旋轴流机械，等转速的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种对旋流体机械叶轮转速匹配优化方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1、基于泵的三维模型，抽取从泵进口至出口的流体域，采用ICEM绘制流体域的网格，将网格导入ANSYS CFX建立数值计算模型；步骤2、获取对旋流体机械两级叶轮的额定转速，基于两级叶轮的额定转速分别调整两级叶轮的转速范围；步骤3、采用最优拉丁超立方采样方法获取步骤2得到转速范围内两级叶轮转速匹配的样本点，将不同样本点下的两级叶轮转速输入步骤1建立的数值模型，计算得到相应的扬程、水力效率和后置叶轮最低压力系数数据；步骤4、依据输入变量与输出响应的关系建立响应面近似模型，输入步骤3得到不同样本点下计算数据进行响应面拟合，获得扬程、水力效率和后置叶轮最低压力系数的近似预测模型；步骤5、基于步骤4中得到的近似预测模型，以水力效率和后置叶轮最低压力系数最大值为优化目标，以扬程为约束条件，采用粒子群优化算法对对旋流体机械两级叶轮转速的最优匹配进行优化。2.如权利要求1所述的一种对旋流体机械叶轮转速匹配优化方法，其特征在于，所述步骤1中，在建立的数值计算模型中以水为工质，以一个大气压为进口压力，并给定计算的转速和出口流量Q，选择稳态计算模式，采用RNG K
‑
e湍流模型和壁面函数，设定最大迭代步长为1000步，收敛条件为最大归一化残差小于10
‑4，采用CFX
‑
solver进行数值计算，当收敛后，从计算结果中输出泵的扬程h、输入功P
in
和后置叶轮最低压力p
min
；进而通过公式(1)计算水力效率η
h
：式(1)中：ρ为密度，g为重力加速度；通过公式(2)计算后置叶轮最低压力系数C

【专利技术属性】
技术研发人员：孙帅辉，张祯，朱国俊，郭鹏程，董勇，
申请(专利权)人：西安理工大学，
类型：发明
国别省市：