【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及化工泵工程，尤其涉及一种环形压水离心泵固有性能预测偏差的动态抵偿式矫正方法。
技术介绍
1、环形压水离心泵(或称环形流道式离心泵)具有结构紧凑、加工方便、强度可靠等工程优势，在化工领域高温高压介质输运以及其它工业杂质输运等场合具有广泛的应用。为保证环形压水离心泵具有良好的水力性能，采用数值模拟方法来快速而准确地预测其性能是现代水力设计过程中不可或缺的环节。相比于样机测试，这一重要的辅助手段能够快速反馈水泵性能，从而降低经济成本、缩短开发周期。
2、具体而言，以设计流量为参考工况，在-50％～+130％的常规水力设计关心的流量范围内采用相同网格开展稳态cfd计算来预测环形压水离心泵的扬程、轴功率和效率，是目前水力设计过程中最常见的方法，甚至可视为一种近乎“标准”的操作模式，其目的是快速了解基本性能、保证产品开发的高效性。然而，现有实践经验表明，环形压水离心泵具有大流量、高转速、强湍动的独特之处，采用这种方法预测得到的环形压水离心泵的性能值与实验结果间存在较大的固有偏差，尤其表现为扬程和轴功率存在恒定的正偏差，且偏差会随流量的增大而增大。相关技术中针对这一问题暂无有效的解决方法，使得该固有性能预测偏差严重影响了设计人员对环形压水离心泵性能的预判，从而降低了水力设计的质量与效率。
3、针对这一工程问题，目前亟需提出一种能矫正固有性能预测偏差的有效方法，从而更好地服务于环形压水离心泵的水力设计与产品研发。
技术实现思路
1、本专利技术提供一种环形压水离
2、本专利技术提供一种环形压水离心泵固有性能预测偏差的动态抵偿式矫正方法，包括以下步骤：
3、步骤一：明确环形压水离心泵的相关特征参数，至少包括设计流量q0、额定转速n和叶轮出口直径d2；
4、步骤二：对所述环形压水离心泵的计算域进行空间离散；其中，环形离心泵的计算域包括有叶轮域和环形压水域；
5、步骤三：采用sstk-ω湍流模型，以质量流量进口为进口边界条件，以静压力出口为出口边界条件，对0.5q0、0.6q0、0.7q0、0.8q0、0.9q0、1.0q0、1.1q0、1.2q0和1.3q0九个工况进行稳态数值模拟，得到环形压水离心泵在各工况下的扬程、轴功率和效率的预测值；
6、步骤四：引入能量抵偿矫正因子ω，用于反映环形压水离心泵固有性能预测偏差随流量的动态分布特性；其中，对应于所述环形压水离心泵中叶轮域的能量抵偿矫正因子ω叶由需要通过功率抵偿迭代计算来确定的两个活性参数和直接指定的两个惰性参数来确定，两个所述活性参数分别为低位值a和高位值b，两个所述惰性参数分别为斜率因子c和里程点d；对应于所述环形压水离心泵中环形压水域的能量抵偿矫正因子ω环通过扬程抵偿迭代计算来确定；
7、步骤五：利用步骤四中能量抵偿矫正因子ω叶和ω环来分别确定对应于叶轮域和环形压水域的能量抵偿矫正源项m叶和m环，用于刻画弥补环形压水离心泵固有性能预测偏差所需的等效动量，从而据此实现环形压水离心泵内能量场的自适应抵偿矫正；
8、步骤六：继续以步骤三中sstk-ω湍流模型为基础，将步骤五中能量抵偿矫正源项m叶和m环分别添加到叶轮域和环形压水域的动量方程中，采用步骤三中质量流量进口为出口边界条件，以静压力出口为出口边界条件，对0.5q0～1.3q0范围内任意关心的流量工况进行稳态数值模拟，从而得到环形压水离心泵在相应工况下的扬程、轴功率和效率的矫正值。
9、根据本专利技术提供的环形压水离心泵固有性能预测偏差的动态抵偿式矫正方法，步骤二具体包括以下步骤：
10、采用四面体网格对环形压水离心泵的叶轮域和环形压水域进行空间离散；
11、其中，叶轮域的网格尺寸取叶轮出口直径d2的1/40，环形压水域的网格尺寸取叶轮出口直径d2的1/20。
12、根据本专利技术提供的环形压水离心泵固有性能预测偏差的动态抵偿式矫正方法，步骤四中对应于叶轮域的能量抵偿矫正因子ω叶的计算式如下所示：
13、
14、式中，a为所述的低位值，b为所述的高位值，c为所述的斜率因子，d为所述的里程点，为斯特劳哈数。
15、根据本专利技术提供的环形压水离心泵固有性能预测偏差的动态抵偿式矫正方法，步骤五中对应于叶轮域和环形压水域的能量抵偿矫正源项m叶和m环的计算式分别如下所示：
16、
17、
18、式中，ρ为水流密度，v叶x、v叶y、v叶z为叶轮域相对速度的三维分量，v环x、v环y、v环z为环形压水域绝对速度的三维分量，i、j、k为三维直角坐标系的基矢量。
19、根据本专利技术提供的环形压水离心泵固有性能预测偏差的动态抵偿式矫正方法，步骤四中通过功率抵偿迭代计算来确定低位值a的具体过程如下所述：
20、按照步骤六的方法对0.5q0工况进行稳态试算，给叶轮域的能量抵偿矫正因子ω叶整体赋初值为0，每迭代50步增加0.0005，直至轴功率的计算结果相较于步骤三中0.5q0工况的轴功率预测值下降1％，并将此时ω叶的迭代结果赋值于低位值a，用以计算所述的叶轮域能量抵偿矫正因子ω叶。
21、根据本专利技术提供的环形压水离心泵固有性能预测偏差的动态抵偿式矫正方法，步骤四中通过功率抵偿迭代计算来确定高位值b的具体过程如下所述：
22、按照步骤六的方法对步骤三中预测所得的最优工况进行稳态试算，给叶轮域的能量抵偿矫正因子ω叶中的高位值b赋初值为0，每迭代50步增加0.0005，直至轴功率的计算结果相较于步骤三中最优工况的轴功率预测值下降7％，并将此时b的迭代结果作为步骤五所需的高位值，用以计算所述的叶轮域能量抵偿矫正因子ω叶。
23、根据本专利技术提供的环形压水离心泵固有性能预测偏差的动态抵偿式矫正方法，步骤四中通过扬程抵偿迭代计算来确定对应于环形压水域的能量抵偿矫正因子ω环的具体过程如下所述：
24、按照步骤六的方法对步骤三中预测所得的最优工况进行稳态试算，给环形压水域的能量抵偿矫正因子ω环整体赋初值为0，每迭代50步增加0.0005，直至扬程的计算结果相较于步骤三中最优工况的扬程预测值下降7％，并将此时ω环的迭代结果作为步骤五所需的环形压水域的能量抵偿矫正因子ω环。
25、根据本专利技术提供的环形压水离心泵固有性能预测偏差的动态抵偿式矫正方法，步骤四中斜率因子c＝147，里程点
26、通过上述任一实施例，本专利技术至少具有下述的有益效果：
27、本专利技术提供的环形压水离心泵固有性能预测偏差的动态抵偿式矫正方法，通过引入能量抵偿矫正因子，对于给定的环形压水离心泵，能够对常规水力设计关心的流量范围内的固有性能预测偏差进行自适应抵偿矫正，从而实现了环形压水离心泵水力性能预测值的动态调校、精确反馈；解决本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种环形压水离心泵固有性能预测偏差的动态抵偿式矫正方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的环形压水离心泵固有性能预测偏差的动态抵偿式矫正方法，其特征在于，步骤二具体包括以下步骤：
3.根据权利要求1所述的环形压水离心泵固有性能预测偏差的动态抵偿式矫正方法，其特征在于，步骤四中对应于叶轮域的能量抵偿矫正因子Ω叶的计算式如下所示：
4.根据权利要求1所述的环形压水离心泵固有性能预测偏差的动态抵偿式矫正方法，其特征在于，步骤五中对应于叶轮域和环形压水域的能量抵偿矫正源项M叶和M环的计算式分别如下所示：
5.根据权利要求3所述的环形压水离心泵固有性能预测偏差的动态抵偿式矫正方法，其特征在于，步骤四中通过功率抵偿迭代计算来确定低位值a的具体过程如下所述：
6.根据权利要求3所述的环形压水离心泵固有性能预测偏差的动态抵偿式矫正方法，其特征在于，步骤四中通过功率抵偿迭代计算来确定高位值b的具体过程如下所述：
7.根据权利要求1所述的环形压水离心泵固有性能预测偏差的动态抵偿式矫正方法，其特征在于，步骤四
8.根据权利要求1所述的环形压水离心泵固有性能预测偏差的动态抵偿式矫正方法，其特征在于，步骤四中斜率因子c＝147，里程点
...【技术特征摘要】
1.一种环形压水离心泵固有性能预测偏差的动态抵偿式矫正方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的环形压水离心泵固有性能预测偏差的动态抵偿式矫正方法，其特征在于，步骤二具体包括以下步骤：
3.根据权利要求1所述的环形压水离心泵固有性能预测偏差的动态抵偿式矫正方法，其特征在于，步骤四中对应于叶轮域的能量抵偿矫正因子ω叶的计算式如下所示：
4.根据权利要求1所述的环形压水离心泵固有性能预测偏差的动态抵偿式矫正方法，其特征在于，步骤五中对应于叶轮域和环形压水域的能量抵偿矫正源项m叶和m环的计算式分别如下所示：
5.根据权利要求3所述的环形压水离心...
【专利技术属性】
技术研发人员：王超越，王昊，肖若富，王福军，王本宏，杨明，
申请(专利权)人：中国农业大学，
类型：发明
国别省市：
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