一种双平衡鼓结构参数设计方法技术

本发明专利技术公开了一种双平衡鼓结构参数设计方法，涉及旋转机械水力优化设计领域。本发明专利技术包括以下步骤：根据水力损失模型分析构建双平衡鼓进出口面的压差和温差；根据平衡鼓间隙的值，分别构建双平衡鼓进出口面压差和温差以及平衡力关于ε1,ε2,ε3的函数关系式，得到函数函数和f

【技术实现步骤摘要】
一种双平衡鼓结构参数设计方法


[0001]本专利技术涉及旋转机械水力优化设计领域，更具体的说是涉及一种双平衡鼓结构参数设计方法。

技术介绍

[0002]旋转机械在我们的日常生活中应用广泛，比较常见的就是离心泵。抽水泵是离心泵的一种，在农村，几乎家家都有一台抽水泵，用来灌溉农田，起到很重要的作用。而在工业中，常用来输送液体，最常见的就是水。对于工业用途，我们不仅要考虑它的实用性，还要考虑它所产生的经济效益。对旋转机械双平衡鼓的结构进行优化设计，降低它的消耗成本，提高它的工作效率，对我们来说是很有利的。研究旋转机械平衡鼓结构中的能量损失，选择合适的平衡鼓尺寸，不仅能降低旋转机械的能量损失以及制造成本，还能增大平衡鼓的平衡作用。目前对旋转机械双平衡鼓的结构设计，往往是考虑间隙泄漏量所造成的不利影响，对于流体流经间隙所产生的能量损失和间隙之间的关系没有具体的研究，导致所产生的能量损失较大；因此，研究双平衡鼓间隙水力损失和间隙结构之间的关系，不仅能找到最合适的平衡鼓尺寸，还能降低能量损失，提高工作效率。

技术实现思路

[0003]有鉴于此，本专利技术提供了一种双平衡鼓结构参数设计方法，以解决
技术介绍
中存在的问题。
[0004]为了实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：
[0005]一种双平衡鼓结构参数设计方法，包括以下步骤：
[0006]根据水力损失模型分析构建双平衡鼓进出口面的压差和温差
[0007]根据平衡鼓间隙c1的值，分别构建双平衡鼓进出口面压差和温差以及平衡力Fr/>′
关于ε1,ε2,ε3的函数关系式，得到函数和f
F
′
(c1、ε1、ε2、ε3)；
[0008]构建平均焓差值关于进出口平均压差平均温差的函数关系式构建ΔF关于进出口平均压差平均温差的函数关系式其中，ΔF为轴向力F与平衡力F
′
的差；
[0009]给定ΔF的约束条件，利用迭代法求解出的解集S
ΔFm
，在S
ΔFm
中，利用迭代法寻找函数的最优解其中，为进口面上的平均焓值与出口面上的平均焓值的差，为进口面上平均压强与出口面上平均压强的差，为进口面上平均温度与出口面上平均温度的差；
[0010]联立拟合函数f
F
′
(c1、ε1、ε2、ε3)和
求解获得平衡鼓间隙c1和无量纲参数ε1、ε2、ε3的最优值。
[0011]可选的，根据水力损失模型分析构建双平衡鼓进出口面的压差和温差具体步骤如下：
[0012]根据旋转机械结构，建立水力损失模型，获得平衡鼓间隙进出口面的压力图和温度图；
[0013]对进出口面的压力和温度进行求平均运算，得到每个面的平均压力和平均温度
[0014]将进出口面的平均压力和平均温度作差，得到进出口面的平均压力差和平均温度差
[0015]可选的，函数和的具体获取过程如下：
[0016]根据旋转机械的平衡鼓结构几何参数c
1i
，确定无量纲参数ε
1i
、ε
2i
、ε
3i
，构建点集W＝{(c
1i
、ε
1i
、ε
2i
、ε
3i
)}，其中：i＝1，2，3，
…
n；
[0017]构建双平衡鼓进出口面压差和温差关于几何参数集合(c
11
、ε
11
、ε
21
、ε
31
)、(c
12
、ε
12
、ε
22
、ε
32
)、(c
13
、ε
13
、ε
23
、ε
33
)、
…
、(c
1n
、ε
1n
、ε
2n
、ε
3n
)的函数，分别为和
[0018]可选的，给定ΔF的约束条件，利用迭代法求解出的解集S
ΔFm
，在S
ΔFm
中，利用迭代法寻找函数的最优解具体步骤如下：
[0019]给定平衡鼓轴向力为F0，双平衡鼓产生的平衡力范围为(0.5F00.8F0)，轴向力F与平衡力F
′
的差ΔF的范围为(0.2F00.5F0)；
[0020]根据函数关系ΔF在(0.2F00.5F0)范围内迭代求解，获得解集其中m＝1、2、
……
；
[0021]在点集S
ΔFm
中迭代寻优，获得函数的最小值对应的即为最优解。
[0022]可选的，在点集S
ΔFm
中迭代寻优，获得函数的最小值对应的即为最优解，具体步骤如下：
[0023]给定初始点收敛精度为ε，置k＝0；
[0024]计算若则得到近似解x
*
＝x
(k)
；
[0025]计算p
k
，置x
(k+1)
＝x
(k)
+p
k
，
[0026]经多次迭代后，函数极小值时，对应的极小值点为则
函数取极小值时对应的双平衡鼓进出口平均压差和平均温差
[0027]其中为f(x
(k)
)在点x
(k)
处的一阶导数；为海塞矩阵；p
k
为点x
(k)
处的下降方向。
[0028]经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本专利技术提供了一种双平衡鼓结构参数设计方法，用以双平衡鼓结构设计的优化。
附图说明
[0029]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，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
[0030]图1为本专利技术的流程示意图。
具体实施方式
[0031]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、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅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。
[0032]本专利技术公开了一种双平衡鼓结构设计方法，包括以下步骤：根据水力损失模型分析确定双平衡鼓进出口面的压差和温差；构建平均焓差值和轴向力与平衡力的差关于进出口面平均压差、平均温差的拟合函数；构建(双平衡鼓间隙进出口面压差)ΔP关于(小平衡鼓环形密封间隙)c1、无量纲参数ε1(大平衡鼓环形密封间隙与小平衡鼓环形密封间隙的比值)、ε2(小平衡鼓间隙轴向长度与小平衡鼓环形密封间隙的比值)、ε本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种双平衡鼓结构参数设计方法，其特征在于，包括以下步骤：根据水力损失模型分析构建双平衡鼓进出口面的压差和温差根据平衡鼓间隙c1的值，分别构建双平衡鼓进出口面压差和温差以及平衡力F
′
关于ε1,ε2,ε3的函数关系式，得到函数f
ΔP
(c1,ε1,ε2,ε3)、f
ΔT
(c1,ε1,ε2,ε3)和f
F
′
(c1、ε1、ε2、ε3)；构建平均焓差值关于进出口平均压差平均温差的函数关系式构建ΔF关于进出口平均压差平均温差的函数关系式其中，ΔF为轴向力F与平衡力F
′
的差；给定ΔF的约束条件，利用迭代法求解出的解集S
ΔFm
，在S
ΔFm
中，利用迭代法寻找函数的最优解其中，为进口面上的平均焓值与出口面上的平均焓值的差，为进口面上平均压强与出口面上平均压强的差，为进口面上平均温度与出口面上平均温度的差；联立拟合函数f
F
′
(c1、ε1、ε2、ε3)和求解获得平衡鼓间隙c1和无量纲参数ε1、ε2、ε3的最优值。2.根据权利要求1所述的一种双平衡鼓结构参数设计方法，其特征在于，根据水力损失模型分析构建双平衡鼓进出口面的压差和温差具体步骤如下：根据旋转机械结构，建立水力损失模型，获得平衡鼓间隙进出口面的压力图和温度图；对进出口面的压力和温度进行求平均运算，得到每个面的平均压力和平均温度将进出口面的平均压力和平均温度作差，得到进出口面的平均压力差和平均温度差3.根据权利要求1所述的一种双平衡鼓结构参数设计方法，其特征在于，函数和的具体获取过程如下：根据双平衡鼓间隙几何参数c
1i
，确定无量纲参数ε
1i
、ε
2i
、ε
3i
，构建点集W＝{(c
1i
、ε
1i
、ε
2i
、ε
3i
)}，其中：i＝1，2，3，
…
n；构建双平衡鼓进出口面压差和温差关于几何参数集合(c
11
、ε
...

【专利技术属性】
技术研发人员：翟璐璐，张俊鹏，项征，朱祖超，
申请(专利权)人：浙江理工大学，
类型：发明
国别省市：