基于动力权重密度的大比尺贯流泵双向能量特性推算方法技术

本发明专利技术公开了一种基于动力权重密度的大比尺贯流泵双向能量特性推算方法，具体步骤为：定义粘性力权重密度及重力权重密度并据此分别计算粘性力效应及重力效应各自引起的双向效率漂移量；叠加粘性力效应及重力效应引起的双向效率漂移量来获取双向效率总漂移量；基于双向效率总漂移量依次计算所关心尺度的双向效率

【技术实现步骤摘要】
基于动力权重密度的大比尺贯流泵双向能量特性推算方法


[0001]本专利技术涉及大型低扬程水利水电工程
，尤其涉及一种基于动力权重密度的大比尺贯流泵双向能量特性推算方法
。

技术介绍

[0002]大比尺贯流泵装置是大型低扬程水利水电工程领域常用的一种大流量
、
低扬程泵型，通常情况下其叶轮直径可超过3米
、
流量大于
30
立方米
/
秒，且叶轮转速低，常在
125r/min
以下
。
在这种大尺寸
、
大流量
、
低转速的耦合作用下，具有卧式结构的大比尺贯流泵装置中的重力效应尤为突出，表现为沿重力方向始终存在着恒定的压差扰动，从而容易导致原型和模型间的水力一致性被破坏
。
然而，由于大比尺贯流泵装置原型的现场测试难以开展，目前对于其能量特性的定量评估，只能依赖传统的相似性原理，按照水力一致性的原则，根据其装置模型的实验或数值模拟结果进行推算
。
由于所述的显著重力效应的影响，目前在实际运行中已观测到大比尺贯流泵装置原型能量特性明显背离传统的相似定律，表现为扬程漂移
、
效率下降
、
振动加剧等问题，从而对大比尺贯流泵装置能量特性的快速
、
准确评估造成了严重困扰，即无法使用传统的相似定律来推定其实际性能
。
然而，截至目前，国内外对大比尺贯流泵双向能量特性的有效预测方法却未见报道，使得大比尺贯流泵装置在设计与开发时难以把握其实际运行效果
。
针对这一工程问题，本专利技术旨在提供一种实用的大比尺贯流泵双向能量特性的高效推算方法，从而为大比尺贯流泵装置的设计与开发提供可靠的技术支撑
。

技术实现思路

[0003]本专利技术旨在提供一种基于动力权重密度的大比尺贯流泵双向能量特性推算方法，目的是解决现有方法难以准确预测大比尺贯流泵双向能量特性的问题，从而对于给定的大比尺贯流泵装置，可以快速
、
准确地估算其双向能量特性，为大比尺贯流泵装置的设计与开发提供技术支撑
。
[0004]本专利技术提出一种基于动力权重密度的大比尺贯流泵双向能量特性推算方法，其特征在于，包括以下步骤：
[0005]步骤
1、
定义正向粘性力权重密度
V(
τ
Re
)
+
和反向粘性力权重密度
V(
τ
Re
)
‑
分别描述贯流泵在正
、
反双向运行时粘性力效应的尺度递变特性；定义正向重力权重密度
G(
τ
Fr
)
+
和反向重力权重密度
G(
τ
Fr
)
‑
分别描述贯流泵在正
、
反双向运行时重力效应的尺度递变特性；
[0006]步骤
2、
根据所述正向粘性力权重密度
V(
τ
Re
)
+
和反向粘性力权重密度
V(
τ
Re
)
‑
分别计算粘性力引起的正向泵效率漂移量和反向透平效率漂移量根据所述的正向重力权重密度
G(
τ
Fr
)
+
和反向重力权重密度
G(
τ
Fr
)
‑
分别计算重力引起的正向泵效率漂移量和反向透平效率漂移量
[0007]步骤
3、
将步骤2获得的粘性力效应引起的效率漂移量和重力效应引起的效率漂移量叠加，分别获得正向泵效率的总漂移量
△
η
pump
和反向透平效率的总漂移量
△
η
turbine
；
[0008]步骤
4、
推算大比尺贯流泵的双向效率：按照所关心尺度的比尺因子
τ
，根据所述步骤3来获得其正向泵效率和反向透平效率的总漂移量；并分别修正比尺因子
τ
＝1的模型尺度的正向泵效率
η
m
‑
pump
和反向透平效率
η
m
‑
turbine
来获得所关心尺度的正向泵效率
η
p
‑
pump
和反向透平效率
η
p
‑
turbine
。
[0009]步骤5：推算大比尺贯流泵的双向压头：在所述步骤4获得的所关心尺度的正向泵效率
η
p
‑
pump
和反向透平效率
η
p
‑
turbine
的基础上，分别修正比尺因子
τ
＝1的修正模型尺度的正向泵压头
H
m
‑
pump
和反向透平压头
H
m
‑
turbine
来获得所关心尺度的正向泵压头
H
p
‑
pump
和反向透平压头
H
p
‑
turbine
；
[0010]步骤6：推算大比尺贯流泵的双向扭矩功率；在所述步骤4获得的所关心尺度的正向泵效率
η
p
‑
pump
和反向透平效率
η
p
‑
turbine
以及所述步骤5获得的所关心尺度的正向泵压头
H
p
‑
pump
和反向透平压头
H
p
‑
turbine
的基础上，分别修正比尺因子
τ
＝1的模型尺度的正向泵扭矩功率
P
m
‑
pump
和反向透平扭矩功率
P
m
‑
turbine
来获得所关心尺度的正向泵扭矩功率
P
p
‑
pump
和反向透平扭矩功率
P
p
‑
turbine
；
[0011]步骤7：推算大比尺贯流泵的双向弯矩功率；在所述步骤6获得的所关心尺度的正向泵扭矩功率
P
p
‑
pump
和反向透平扭矩功率
P
p
‑
turbine
的基础上，分别修正比尺因子
τ
＝1的模型尺度的正向泵弯矩功率
M
m
‑
pump
和反向透平弯矩功率
M
m
‑
turbine本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种基于动力权重密度的大比尺贯流泵双向能量特性推算方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤
1、
定义正向粘性力权重密度
V(
τ
Re
)
+
和反向粘性力权重密度
V(
τ
Re
)
‑
分别描述贯流泵在正
、
反双向运行时粘性力效应的尺度递变特性；定义正向重力权重密度
G(
τ
Fr
)
+
和反向重力权重密度
G(
τ
Fr
)
‑
分别描述贯流泵在正
、
反双向运行时重力效应的尺度递变特性；步骤
2、
根据所述正向粘性力权重密度
V(
τ
Re
)
+
和反向粘性力权重密度
V(
τ
Re
)
‑
分别计算粘性力引起的正向泵效率漂移量和反向透平效率漂移量根据所述的正向重力权重密度
G(
τ
Fr
)
+
和反向重力权重密度
G(
τ
Fr
)
‑
分别计算重力引起的正向泵效率漂移量和反向透平效率漂移量步骤
3、
将步骤2获得的粘性力效应引起的效率漂移量和重力效应引起的效率漂移量叠加，分别获得正向泵效率的总漂移量
△
η
pump
和反向透平效率的总漂移量
△
η
turbine
；步骤
4、
推算大比尺贯流泵的双向效率：按照所关心尺度的比尺因子
τ
，根据所述步骤3来获得其正向泵效率和反向透平效率的总漂移量；并分别修正比尺因子
τ
＝1的模型尺度的正向泵效率
η
m
‑
pump
和反向透平效率
η
m
‑
turbine
来获得所关心尺度的正向泵效率
η
p
‑
pump
和反向透平效率
η
p
‑
turbine
；步骤5：推算大比尺贯流泵的双向压头：在所述步骤4获得的所关心尺度的正向泵效率
η
p
‑
pump
和反向透平效率
η
p
‑
turbine
的基础上，分别修正比尺因子
τ
＝1的修正模型尺度的正向泵压头
H
m
‑
pump
和反向透平压头
H
m
‑
turbine
来获得所关心尺度的正向泵压头
H
p
‑
pump
和反向透平压头
H
p
‑
turbine
；步骤6：推算大比尺贯流泵的双向扭矩功率；在所述步骤4获得的所关心尺度的正向泵效率
η
p
‑
pump
和反向透平效率
η
p
‑
turbine
以及所述步骤5获得的所关心尺度的正向泵压头
H
p
‑
pump
和反向透平压头
H
p
‑
turbine
的基础上，分别修正比尺因子
τ
＝1的模型尺度的正向泵扭矩功率
P
m
‑
pump
和反向透平扭矩功率
P
m
‑
turbine
来获得所关心尺度的正向泵扭矩功率
P
p
‑
pump
和反向透平扭矩功率
P
p
‑
turbine
；步骤7：推算大比尺贯流泵的双向弯矩功率；在所述步骤6获得的所关心尺度的正向泵扭矩功率
P
p
‑
pump
和反向透平扭矩功率
P
p
‑
turbine
的基础上，分别修正比尺因子
τ
＝1的模型尺度的正向泵弯矩功率
M
m
‑
pump
和反向透平弯矩功率
M
m
‑
turbine
来获得所关心尺度的正向泵弯矩功率
M
p
‑
pump
和反向透平弯矩功率
M
p
‑
turbine
。2.
根据权利要求1所述的一种基于动力权重密度的大比尺贯流泵双向能量特性推算方法，其特征在于，所述步骤1中正向粘性力权重密度
V(
τ
Re
)+
和反向粘性力权重密度
V(
τ
Re
)
‑
计算式分别为：计算式分别为：式中，
α1、
α2、
β
和
γ
为粘性力效应相关经验常数；
υ
为水流运动黏度；
τ
为比尺因子；所述正向重力权重密度
G(
τ
Fr
)+
和反向重力权重密度
G(
τ
Fr
)
‑
的计算式分别为：
G(
τ
Fr
)+
＝
δ1﹒
τ
σ
+
ε1﹒
τ
ξ
G(
τ
Fr
)
‑
＝
δ2﹒
τ
σ
+
ε2﹒
τ
ξ
式中，
δ1、
δ2、
ε1、
ε2和
ξ
为重力效应相关经验常数
。3.
根据权利要求2所述的一种基于动力权重密度的大比尺贯流泵双向能量特性推算方法，其特征在于，所述步骤2中粘性力效应引起的正向泵效率漂移量和反向透平效率漂移量计算式分别为：计算式分别为：重力效应引起的正向泵效率漂移量和反向透平效率漂移量的计算式分别如下所示：下所示：
4.
根...

【专利技术属性】
技术研发人员：王超越，王本宏，王福军，王昊，刘金昊，杨明，
申请(专利权)人：中国农业大学，
类型：发明
国别省市：