本發(fā)明涉及離心泵水力設(shè)計(jì)
技術(shù)領(lǐng)域：
，特別是涉及一種導(dǎo)葉式離心泵水力協(xié)同設(shè)計(jì)方法。
背景技術(shù)：
：目前基于面積比(比面積)原理，研究離心泵葉輪和蝸殼之間的參數(shù)匹配關(guān)系已趨于成熟，而針對(duì)導(dǎo)葉式離心泵葉輪和徑向?qū)~之間參數(shù)匹配規(guī)律的研究尚處于空白狀態(tài)，傳統(tǒng)的徑向?qū)~設(shè)計(jì)法受限于統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)和經(jīng)驗(yàn)，沒(méi)有考慮泵葉輪和徑向?qū)~的協(xié)同關(guān)系，且導(dǎo)葉幾何參數(shù)取值的自由度大，難以保證導(dǎo)葉的性能。另外，由于導(dǎo)葉擴(kuò)散段在改變流動(dòng)方向和回收流體壓力能方面起主要作用，擴(kuò)散度的大小體現(xiàn)出導(dǎo)葉對(duì)流體運(yùn)動(dòng)的約束能力，導(dǎo)葉擴(kuò)散度過(guò)大會(huì)使流體嚴(yán)重脫離葉片表面，產(chǎn)生回流、二次流、漩渦等復(fù)雜流動(dòng)，擴(kuò)散度過(guò)小則容易導(dǎo)致流體對(duì)導(dǎo)葉葉片間的相互作用增強(qiáng)，流體速度變化劇烈造成較大能量損失，因此，在設(shè)計(jì)導(dǎo)葉式離心泵水力協(xié)同方法的時(shí)候，選擇恰當(dāng)?shù)膶?dǎo)葉擴(kuò)散度非常重要，但國(guó)內(nèi)外對(duì)導(dǎo)葉擴(kuò)散度的相關(guān)研究較少。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：本發(fā)明的目的是提供一種利用比面積原理，研究導(dǎo)葉式離心泵葉輪和導(dǎo)葉之間的參數(shù)匹配關(guān)系，對(duì)兩者進(jìn)行協(xié)同設(shè)計(jì)和參數(shù)優(yōu)化，改善動(dòng)靜葉間的匹配關(guān)系，并在最優(yōu)比面積的基礎(chǔ)上，提出了導(dǎo)葉擴(kuò)散度的概念，顯著改善導(dǎo)葉水力性能的導(dǎo)葉式離心泵水力協(xié)同設(shè)計(jì)方法，以解決上述現(xiàn)有技術(shù)存在的問(wèn)題，從而建立葉輪與導(dǎo)葉幾何參數(shù)之間的協(xié)同關(guān)系，使得泵的效率和水力穩(wěn)定性能得以提高。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了如下方案：本發(fā)明提供一種導(dǎo)葉式離心泵水力協(xié)同設(shè)計(jì)方法，包括以下步驟：確定導(dǎo)葉式離心泵中葉輪與導(dǎo)葉的幾何參數(shù)；確定導(dǎo)葉葉片流道喉部面積和葉輪出口有效過(guò)流面積之比的最優(yōu)比面積參數(shù)組合方案，建立葉輪與導(dǎo)葉幾何參數(shù)的協(xié)同關(guān)系；其中所述最優(yōu)比面積參數(shù)組合方案的確定包括以下步驟：比面積為：式中：d3為導(dǎo)葉進(jìn)口直徑；b3為導(dǎo)葉進(jìn)口寬度；α3為導(dǎo)葉進(jìn)口安放角；a3為導(dǎo)葉流道喉部直徑；δ3為導(dǎo)葉葉片進(jìn)口厚度；zd為導(dǎo)葉葉片數(shù)；確定對(duì)ξ產(chǎn)生影響的幾何參數(shù)為b3、α3和zd；對(duì)b3、α3和zd的水平值進(jìn)行選取，并采用考慮因素間交互作用的正交試驗(yàn)表，對(duì)b3、α3和zd間的交互作用進(jìn)行正交試驗(yàn)；對(duì)正交試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行極差分析，繪制極差分析表；忽略極差小于誤差極差的因素，其余因素極差越大對(duì)泵的作用越大，將因素對(duì)泵作用大小進(jìn)行排列；按因素水平均值的大小確定最優(yōu)比面積參數(shù)組合方案。優(yōu)選的，所述比面積為：式中：fd1為導(dǎo)葉進(jìn)口有效過(guò)流面積；fi為葉輪出口有效過(guò)流面積；其中fd1zda3b33fid2b22sin2(4)式中：d3為導(dǎo)葉進(jìn)口直徑；b3為導(dǎo)葉進(jìn)口寬度；α3為導(dǎo)葉進(jìn)口安放角；a3為導(dǎo)葉流道喉部直徑；d2為葉輪出口直徑；b2為葉輪出口寬度；β2為葉輪葉片出口安放角；ψ3為導(dǎo)葉進(jìn)口排擠系數(shù)；ψ2為葉輪出口排擠系數(shù)；δ3為導(dǎo)葉葉片進(jìn)口厚度；zd為導(dǎo)葉葉片數(shù)；δ2為葉輪葉片出口厚度；zi為葉輪葉片數(shù)；λ2為葉輪出口軸面截線與流線夾角。優(yōu)選的，在最優(yōu)比面積參數(shù)組合方案的基礎(chǔ)上，確定單一導(dǎo)葉流道的最優(yōu)當(dāng)量擴(kuò)散度參數(shù)組合方案；建立葉輪與導(dǎo)葉幾何參數(shù)的協(xié)同關(guān)系；其中所述最優(yōu)當(dāng)量擴(kuò)散度參數(shù)組合方案的確定包括以下步驟：當(dāng)量擴(kuò)散度為：式中：α4為導(dǎo)葉進(jìn)口安放角；b4為導(dǎo)葉出口寬度；δ4為導(dǎo)葉葉片出口厚度；確定對(duì)kd產(chǎn)生影響的幾何參數(shù)為b4、α4、δ4；對(duì)b4、α4、δ4的水平值進(jìn)行選取，并采用考慮因素間交互作用的正交試驗(yàn)表，對(duì)b4、α4、δ4間的交互作用進(jìn)行正交試驗(yàn)；對(duì)正交試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行極差分析，繪制極差分析表；忽略極差小于誤差極差的因素，其余因素極差越大對(duì)泵的作用越大，將因素對(duì)泵作用大小進(jìn)行排列；按因素水平均值的大小，確定最優(yōu)當(dāng)量擴(kuò)散度參數(shù)組合方案。優(yōu)選的，所述當(dāng)量擴(kuò)散度為：式中：sd1和sd2分別為導(dǎo)葉單流道的進(jìn)出口面積；fd1，fd2分別為導(dǎo)葉進(jìn)、出口的有效過(guò)流面積；ld為導(dǎo)葉流道的擴(kuò)散段長(zhǎng)度；其中fd2zda4b44(7)fd1zda3b33(8)式中：zd為導(dǎo)葉葉片數(shù)；α4為導(dǎo)葉進(jìn)口安放角；b4為導(dǎo)葉出口寬度；δ4為導(dǎo)葉葉片出口厚度。本發(fā)明相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)取得了以下有益效果：1、本發(fā)明提供的一種導(dǎo)葉式離心泵水力協(xié)同設(shè)計(jì)方法中主要是通過(guò)研究導(dǎo)葉式離心泵中葉輪與導(dǎo)葉幾何參數(shù)匹配關(guān)系，確定導(dǎo)葉葉片流道喉部面積和葉輪出口有效過(guò)流面積之比為比面積，分析比面積對(duì)導(dǎo)葉式離心泵外特性及內(nèi)流特性的影響規(guī)律，進(jìn)而確定最優(yōu)比面積參數(shù)組合方案，使得泵的效率和水力穩(wěn)定性能得以提高。2、本發(fā)明在最優(yōu)比面積的基礎(chǔ)上，確定單一導(dǎo)葉流道的當(dāng)量擴(kuò)散度，分析當(dāng)量擴(kuò)散度對(duì)泵水力性能和內(nèi)流特性的影響規(guī)律，進(jìn)而確定最優(yōu)當(dāng)量擴(kuò)散度參數(shù)組合方案，進(jìn)一步提高了泵的效率和水力穩(wěn)定性能。附圖說(shuō)明為了更清楚地說(shuō)明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見(jiàn)地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)性的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。圖1為本發(fā)明比面積所需幾何參數(shù)示意圖；圖2為本發(fā)明導(dǎo)葉進(jìn)口諸因素對(duì)水力性能影響的曲線圖；圖3為本發(fā)明比面積對(duì)模型泵外特性試驗(yàn)的曲線圖；圖4a為本發(fā)明導(dǎo)葉流道的平面投影結(jié)構(gòu)示意圖；圖4b為本發(fā)明導(dǎo)葉流道的軸面投影結(jié)構(gòu)示意圖；圖5為本發(fā)明當(dāng)量擴(kuò)散度對(duì)模型泵外特性試驗(yàn)的曲線圖；圖6a、6b為本發(fā)明導(dǎo)葉出口安放角對(duì)泵的外特性影響的曲線圖；圖7為本發(fā)明導(dǎo)葉出口各因素對(duì)性能的影響排序；圖8為本發(fā)明比面積對(duì)泵外特性的影響曲線圖；圖9為本發(fā)明導(dǎo)葉擴(kuò)散度對(duì)泵外特性的影響曲線圖；圖10a為本發(fā)明比面積對(duì)葉輪靜壓分布的影響曲線圖；圖10b為本發(fā)明比面積對(duì)導(dǎo)葉靜壓分布的影響曲線圖；圖11為本發(fā)明導(dǎo)葉擴(kuò)散度對(duì)泵的導(dǎo)葉靜壓的影響曲線圖；圖12a為本發(fā)明比面積對(duì)葉輪速度分布的影響曲線圖；圖12b為本發(fā)明比面積對(duì)導(dǎo)葉速度分布的影響曲線圖；圖13為本發(fā)明導(dǎo)葉擴(kuò)散度對(duì)核主泵導(dǎo)葉速度的影響曲線圖；圖14為本發(fā)明比面積對(duì)湍動(dòng)能分布的影響示意圖；圖15為本發(fā)明導(dǎo)葉擴(kuò)散度對(duì)核主泵湍動(dòng)能的影響示意圖；圖16為本發(fā)明最優(yōu)導(dǎo)葉擴(kuò)散度的載荷分布曲線圖。具體實(shí)施方式下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒(méi)有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。本發(fā)明的目的是提供一種利用比面積原理，研究導(dǎo)葉式離心泵葉輪和導(dǎo)葉之間的參數(shù)匹配關(guān)系，對(duì)兩者進(jìn)行協(xié)同設(shè)計(jì)和參數(shù)優(yōu)化，改善動(dòng)靜葉間的匹配關(guān)系，并在最優(yōu)比面積的基礎(chǔ)上，提出了導(dǎo)葉擴(kuò)散度的概念，顯著改善導(dǎo)葉水力性能的導(dǎo)葉式離心泵水力協(xié)同設(shè)計(jì)方法，以解決上述現(xiàn)有技術(shù)存在的問(wèn)題，從而建立葉輪與導(dǎo)葉幾何參數(shù)之間的協(xié)同關(guān)系，使得泵的效率和水力穩(wěn)定性能得以提高。為使本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能夠更加明顯易懂，下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說(shuō)明。實(shí)施例1：以一臺(tái)核主泵模型為研究對(duì)象，核主泵過(guò)流部件包括葉輪、徑向?qū)~和環(huán)形蝸殼，各項(xiàng)參數(shù)如表1、表2所示。表1表2定義導(dǎo)葉葉片流道喉部面積和葉輪出口有效過(guò)流面積之比，即比面積定義為其中：fd1為導(dǎo)葉進(jìn)口有效過(guò)流面積，單位為：m2；fi為葉輪出口有效過(guò)流面積，單位為：m2。其中fd1zda3b33fid2b22sin2(2)式中：d3為導(dǎo)葉進(jìn)口直徑，單位為：m；b3為導(dǎo)葉進(jìn)口寬度，單位為：m；α3為導(dǎo)葉進(jìn)口安放角，單位為：°；a3為導(dǎo)葉流道喉部直徑，單位為：m；d2為葉輪出口直徑，單位為：m；b2為葉輪出口寬度，單位為：m；β2為葉輪葉片出口安放角，單位為：°；ψ3為導(dǎo)葉進(jìn)口排擠系數(shù)；ψ2為葉輪出口排擠系數(shù)。式中：δ3為導(dǎo)葉葉片進(jìn)口厚度，單位為：m；zd為導(dǎo)葉葉片數(shù)；δ2為葉輪葉片出口厚度，單位為：m；zi為葉輪葉片數(shù)；λ2＝90°為葉輪出口軸面截線與流線夾角，涉及的幾何參數(shù)如圖1所示。在獲得優(yōu)秀葉輪水力模型的基礎(chǔ)上，開(kāi)展ξ對(duì)泵水力性能和內(nèi)流特性影響機(jī)制研究，且ψ2＝0.956，fi＝0.01676m2，聯(lián)立(1)～(3)式得到上式表明，影響ξ的幾何參數(shù)分別為：d3、b3、zd、δ3和α3。上述參數(shù)中，可根據(jù)d2確定d3。首先，為了考慮幾何參數(shù)對(duì)ξ的影響，優(yōu)先在s1和s2兩類(lèi)相對(duì)流面上選擇參數(shù)，即葉片型線對(duì)內(nèi)流影響顯著的s1流面和軸面流道對(duì)內(nèi)流影響顯著的s2流面。其次，由于a3受到α3和zd的約束，可通過(guò)控制a3、b3和zd的匹配關(guān)系改變fd，因此s2流面選擇b3，s1流面選擇α3和zd。為b3、α3和zd各選擇三水平進(jìn)行方案對(duì)比。根據(jù)外特性與內(nèi)部流場(chǎng)變化規(guī)律的分析結(jié)果，對(duì)因素的水平值進(jìn)行選取，所選參數(shù)值如表3所示。變化因素水平1水平2水平3導(dǎo)葉進(jìn)口寬度b3(mm)404550導(dǎo)葉進(jìn)口角α2(°)141720導(dǎo)葉葉片數(shù)zd678表3采用考慮因素間交互作用的正交試驗(yàn)表。選擇正交表l18_3_7，其中7為因素個(gè)數(shù)(三個(gè)獨(dú)立因素、三個(gè)相互作用關(guān)系與誤差)，3為因素水平，18為需要進(jìn)行試驗(yàn)的次數(shù)。結(jié)果如表4所示，其中a、b、c分別代表b3、α2、zd，a×b、a×c、b×c分別代表b3與α2的交互作用、b3與zd的交互作用、α2與zd的交互作用。表4對(duì)結(jié)果進(jìn)行極差分析，探究所選因素及其水平對(duì)性能的影響程度。定義(i＝1，2，3)為各因素的i水平所對(duì)應(yīng)指標(biāo)的平均值，極差r為該因素中最大值與最小值之差，因素的極差大于誤差極差時(shí)，得到的結(jié)果較為可靠，如表5為極差分析表。表5忽略因素極差小于誤差極差的因素，其余因素極差越大作用越大，將因素對(duì)核主泵作用大小排列如圖2所示，表6為交互作用對(duì)η影響的分析結(jié)果。效率交互作用a水平1a水平2a水平3b水平182.2882.8082.13b水平282.3682.2583.06b水平382.5982.3482.67表6按因素水平均值的大小進(jìn)一步分析最優(yōu)組合方案，確定最優(yōu)比面積參數(shù)組合方案為：b3＝40mm、α2＝20°、zd＝7，ξ＝0.645?；讦蝟pt＝0.645，對(duì)核主泵進(jìn)行樣機(jī)制造和試驗(yàn)驗(yàn)證，試驗(yàn)結(jié)果如圖3所示，結(jié)果表明ξ＝0.645時(shí)，額定工況下核主泵的η、h、pe等性能參數(shù)滿足設(shè)計(jì)要求。如圖4a和4b為導(dǎo)葉流道的軸面投影和平面投影。為了定量研究導(dǎo)葉流道的擴(kuò)散程度，引入無(wú)量綱參數(shù)，將單一導(dǎo)葉流道的當(dāng)量擴(kuò)散度定義為式中：sd1和sd2分別為導(dǎo)葉單流道的進(jìn)出口面積，單位為；m2；fd1，fd2分別為導(dǎo)葉進(jìn)、出口的有效過(guò)流面積，單位為：m2；ld為導(dǎo)葉流道的擴(kuò)散段長(zhǎng)度，單位為：m。上式中：fd2zda4b44(6)fd1zda3b33(7)代入式(5)中，得到理論分析表明，kd的值取決于fd1、fd2、zd和ld，導(dǎo)葉與葉輪耦合參數(shù)的協(xié)同效應(yīng)對(duì)泵的水力性能至關(guān)重要。因此，基于cfd分析獲得泵動(dòng)靜葉柵的最優(yōu)匹配關(guān)系，在此基礎(chǔ)上，分析kd對(duì)泵水力性能和內(nèi)流影響規(guī)律。為簡(jiǎn)化分析，假定ld不變，通過(guò)調(diào)控fd1、fd2、kd及其ξ的值，使葉輪和導(dǎo)葉達(dá)到最優(yōu)參數(shù)匹配，從而確定最佳fd1。首先，基于β3設(shè)計(jì)方案β3＜α3、β3＝α3和β3＞α3，確定各參數(shù)和水平選取范圍。根據(jù)已確定的導(dǎo)葉進(jìn)口安放角α3＝17°，選擇β3分別為15°、20°和25°。如圖5所示為模型泵外特性試驗(yàn)。獲得的三組方案的外特性曲線如圖6a和6b所示，可以發(fā)現(xiàn)：導(dǎo)葉出口安放角與導(dǎo)葉進(jìn)口安放角相等時(shí)，軸功率較??；導(dǎo)葉出口參數(shù)對(duì)下游流動(dòng)具有顯著影響，對(duì)上游水力部件的影響可忽略。導(dǎo)葉出口安放角小于進(jìn)口安放角時(shí)，導(dǎo)葉型線更符合流動(dòng)規(guī)律，且有可能小于15°時(shí)泵的性能更好，故選擇導(dǎo)葉出口安放角的因素水平為10°和15°。在滿足水力性能的條件下，導(dǎo)葉出口寬度水平選擇效率最高和損失最小的導(dǎo)葉出口寬度b4為60mm和65mm兩組水平。通過(guò)正交試驗(yàn)分析，優(yōu)選泵的最佳幾何參數(shù)匹配方案。分別選取導(dǎo)葉出口角為10°和15°，導(dǎo)葉出口厚度為12mm和18mm，導(dǎo)葉出口寬度為60mm和65mm。表7為正交試驗(yàn)表，表7表中a、b、c分別代表各因素，即導(dǎo)葉出口安放角、導(dǎo)葉葉片出口厚度、導(dǎo)葉軸面出口寬度，a×b、a×c、b×c分別代表導(dǎo)葉出口角和出口厚度的交互作用、導(dǎo)葉出口角和出口寬度的交互作用、導(dǎo)葉出口厚度與出口寬度的交互作用。通過(guò)分析表8的極差表，去掉極差小于誤差極差的各因素，將導(dǎo)葉出口參數(shù)對(duì)泵性能影響大小排序：導(dǎo)葉出口安放角對(duì)泵揚(yáng)程和效率最顯著，導(dǎo)葉葉片出口厚度對(duì)效率影響最顯著，如圖7所示。得到最佳出口參數(shù)匹配方案為：b3＝65mm，β3＝15°，δ4＝18mm。表8采用pro/e軟件及其分段建模方法，對(duì)核主泵過(guò)流部件各水體進(jìn)行三維建模，將泵計(jì)算域分為進(jìn)口段、葉輪、徑向?qū)~、環(huán)形蝸殼及出口段等部分。計(jì)算域采用結(jié)構(gòu)網(wǎng)格和非結(jié)構(gòu)網(wǎng)格拼接的混合網(wǎng)格，進(jìn)行數(shù)值模擬計(jì)算。分析比面積和擴(kuò)散度對(duì)外特性的影響。比面積對(duì)外特性的影響如圖8所示。當(dāng)ξ＜0.645時(shí)，h、η均隨ξ的增大呈增長(zhǎng)趨勢(shì)，ξ＝0.645時(shí)達(dá)最大值，隨后h、η逐漸減小，在ξ＝0.72～0.74范圍達(dá)最小值，ξ繼續(xù)增大時(shí)，h、η再次隨之增大，ξ＝0.8時(shí)呈極大值，隨后隨ξ增大而減小。上述研究表明，特性曲線中出現(xiàn)的兩個(gè)極大值中，ξ較小的極大值對(duì)應(yīng)葉輪和導(dǎo)葉具有較優(yōu)的匹配結(jié)果，ξ較大時(shí)由于葉輪部件的性能較好，使泵獲得較高h(yuǎn)，η也會(huì)隨之有所提升，此時(shí)其他水力部件的性能較差。擴(kuò)散度對(duì)外特性的影響如圖9所示，隨kd增大，揚(yáng)程和效率均呈先增大后減小的趨勢(shì)，kd在0.025～～0.035范圍時(shí)，揚(yáng)程和效率達(dá)峰值。為了研究導(dǎo)葉擴(kuò)散度對(duì)核主泵水力性能的影響，分別選取kd＝0、0.025、0.045作為特征點(diǎn)，分析kd和內(nèi)流特性的內(nèi)在關(guān)系。結(jié)果表明，kd＝0.025時(shí)，核主泵整體水力性能最優(yōu)，如表9所示。表9比面積對(duì)內(nèi)部流場(chǎng)的影響如圖10a和10b所示，導(dǎo)葉進(jìn)口處?kù)o壓分布較差，液流進(jìn)入導(dǎo)葉且與導(dǎo)葉葉片前緣發(fā)生撞擊，使動(dòng)靜葉交界面產(chǎn)生流動(dòng)干涉效應(yīng)；另一方面，由于葉輪葉片壓力面與吸力面存在一定壓差，液流在葉輪出口側(cè)易產(chǎn)生二次流動(dòng)。當(dāng)ξ＝0.797時(shí)，葉輪出口側(cè)和導(dǎo)葉的靜壓值較高，即ξ和h有關(guān)，當(dāng)ξ較大時(shí)，液體從葉輪出口流向?qū)~進(jìn)口過(guò)程中受到過(guò)流部件的約束和控制作用更小，動(dòng)靜葉交界面處液流的做功能力和水力穩(wěn)定性顯著增強(qiáng)。擴(kuò)散度對(duì)內(nèi)部流場(chǎng)的影響如圖11，從導(dǎo)葉進(jìn)口到出口，靜壓分布呈逐漸增大趨勢(shì)。kd＝0時(shí)，導(dǎo)葉出口壓力有減小趨勢(shì)，這是因?yàn)閷?dǎo)葉出口擴(kuò)散度較小，使導(dǎo)葉出口對(duì)流動(dòng)的節(jié)流效應(yīng)明顯，靜壓恢復(fù)能力較差；kd＝0.025和0.045時(shí)，導(dǎo)葉的靜壓恢復(fù)能力較好，導(dǎo)葉靜壓分布曲線合理。二者對(duì)速度分布的影響如圖12a、12b、13所示。ξ對(duì)上游葉輪流道速度分布的影響僅局限在葉輪出口區(qū)域，考慮到葉輪出口吸力面?zhèn)纫桩a(chǎn)生流動(dòng)分離，所以流道后段產(chǎn)生加速，可使流動(dòng)分離點(diǎn)向出口偏移，有利于改善葉輪內(nèi)部流態(tài)。導(dǎo)葉內(nèi)部液流速度呈減小的趨勢(shì)，導(dǎo)葉葉片前緣區(qū)域，ξ對(duì)液流速度的影響較顯著：研究表明，考慮到導(dǎo)葉的擴(kuò)壓作用，理想條件下，當(dāng)導(dǎo)葉內(nèi)部速度值呈線性下降趨勢(shì)時(shí)，導(dǎo)葉內(nèi)部流道hl達(dá)最小值，導(dǎo)葉葉片對(duì)液流的控制力較強(qiáng)?；谏鲜鼋Y(jié)論，在ξ＝0.645～0.717范圍選擇ξopt，通過(guò)cfd對(duì)比表明，當(dāng)ξ＝0.68時(shí)，hl達(dá)最小值。如圖13，kd＝0時(shí)，導(dǎo)葉出口速度明顯大于其他兩種方案，這是因?yàn)閷?dǎo)葉出口擴(kuò)散度較小，導(dǎo)葉出口流速較大所致；隨著kd增大，導(dǎo)葉后緣50％區(qū)域流道的減速增壓能力逐漸增強(qiáng)，kd＝0.045時(shí)，導(dǎo)葉出口流速較小，使導(dǎo)葉的過(guò)流能力變差，流道內(nèi)液流的流態(tài)較差，從而導(dǎo)致導(dǎo)葉下游蝸殼的水力損失增大，所以kd＝0.025時(shí)擴(kuò)散度最優(yōu)。如圖14為比面積對(duì)湍動(dòng)能分布的影響，高湍動(dòng)能區(qū)集中在導(dǎo)葉流道內(nèi)部，驗(yàn)證了導(dǎo)葉水力損失比其他水力部件的損失嚴(yán)重的的結(jié)論：首先，流體從葉輪流出后，沖擊導(dǎo)葉葉片壓力面，使導(dǎo)葉前緣的液流方向發(fā)生變化，湍流脈動(dòng)明顯，湍動(dòng)能的值較大；其次，導(dǎo)葉葉片吸力面對(duì)液流的控制力不足，液流與葉片分離嚴(yán)重也會(huì)出現(xiàn)明顯的高湍動(dòng)能區(qū)；當(dāng)ξ＝0.645增大到ξ＝0.797時(shí)，泵內(nèi)湍流脈動(dòng)程度加劇，導(dǎo)葉湍動(dòng)能分布最明顯，主要集中在葉片進(jìn)口吸力面?zhèn)龋后w從葉輪出口向?qū)~進(jìn)口過(guò)渡過(guò)程中所受約束突然減小，導(dǎo)致出現(xiàn)漩渦和二次流現(xiàn)象。因此ξ較小時(shí)，導(dǎo)葉葉片控制液流的能力較強(qiáng)，有助于降低hl。導(dǎo)葉擴(kuò)散度對(duì)湍動(dòng)能的影響如圖15對(duì)比表明，kd＝0.025時(shí)，導(dǎo)葉進(jìn)口湍流脈動(dòng)程度較嚴(yán)重，導(dǎo)葉損失略大，但此時(shí)蝸殼損失最小，導(dǎo)葉靜壓恢復(fù)能力較好，因此核主泵整體性能最佳。圖16為kd＝0.025時(shí)，導(dǎo)葉擴(kuò)散度的載荷分布，導(dǎo)葉的靜壓恢復(fù)主要發(fā)生在導(dǎo)葉葉片前緣60％區(qū)域，所以占導(dǎo)葉損失的比重較大；導(dǎo)葉尾緣40％為液流從導(dǎo)葉到蝸殼的過(guò)渡流道區(qū)域，其主要作用是將液流引入環(huán)形蝸殼。上述結(jié)果表明，泵的水力性能與各過(guò)流部件幾何參數(shù)之間的協(xié)同匹配關(guān)系密切相關(guān)，在泵的水力設(shè)計(jì)中，如果將比面積和擴(kuò)散度與各過(guò)流部件幾何參數(shù)的匹配關(guān)系進(jìn)行協(xié)同設(shè)計(jì)、綜合考慮，可以顯著改善導(dǎo)葉水力性能，從而提高泵的效率和水力穩(wěn)定性。本發(fā)明中應(yīng)用了具體個(gè)例對(duì)本發(fā)明的原理及實(shí)施方式進(jìn)行了闡述，以上實(shí)施例的說(shuō)明只是用于幫助理解本發(fā)明的方法及其核心思想；同時(shí)，對(duì)于本領(lǐng)域的一般技術(shù)人員，依據(jù)本發(fā)明的思想，在具體實(shí)施方式及應(yīng)用范圍上均會(huì)有改變之處。綜上所述，本說(shuō)明書(shū)內(nèi)容不應(yīng)理解為對(duì)本發(fā)明的限制。當(dāng)前第1頁(yè)12