[发明专利]基于负压吸附原理的壁面移动机器人离心叶轮的设计方法

权利要求书

1.一种基于负压吸附原理的壁面移动机器人离心叶轮的设计方法，该方法可以获得在给定初始流量条件q₀、给定负压腔内目标负压值P_n0、给定外径D₂、给定静压比Ω、给定出口安装角β_2A情况下的离心叶轮的出口宽和工作转速，其特征在于：

将给定参数代入公式 以及 得到出口宽B₂及工作转速n；

其中τ为气流出口处相对速度的切向分量与出口处叶轮牵连圆周速度的代数比值，该参数与静压比Ω在数值上有一一对应的关系：

τ＝1-2Ω

u₂为出口处的叶轮牵连圆周速度，通过 得到；

ρ为空气密度，k为涡流修正系数，η_h为流动效率，涡流修正系数k与流动效率η_h在设计时均需取定值，在流动效率良好的情况下为0.8至0.9之间。

2.一种基于负压吸附原理的壁面移动机器人离心叶轮的设计方法，该方法可以获得在满足初始流量条件q₀和负压腔内目标负压值P_n0情况下的离心叶轮的设计参数，包括以下步骤：

步骤一、根据机器人尺寸以及对噪音、电机转速指标的考虑指定外径D₂；

步骤二、给定静压比Ω，即叶轮静压占总压百分比，取值范围为(0，1)；

步骤三、给定出口安装角β_2A，取值范围为0度-90度；

步骤四、将前三步给定的参数以及初始流量条件q₀、负压腔内目标负压值P_n0代入公式 以及 得到出口宽B₂及工作转速n；

其中τ为气流出口处相对速度的切向分量与出口处叶轮牵连圆周速度的代数比值，该参数与静压比Ω在数值上有一一对应的关系：

                             τ＝1-2Ω 

u₂为出口处的叶轮牵连圆周速度，通过 得到；

ρ为空气密度，k为涡流修正系数，η_h为流动效率，涡流修正系数k与流动效率η_h在设计时均需取定值，在流动效率良好的情况下为0.8至0.9之间；

步骤五、设定D₁/D₂的比值，其取值范围为0.35-0.4；根据该设定的比值及步骤一给定的外径D₂得到内径D₁；同时根据该设定的比值，由过流面积相等条件B₁D₁＝B₂D₂及步骤四得到的出口宽B₂得到入口宽B₁；

步骤六、由垂直入流条件得到入口安装角 其中 为入口处的叶轮牵连圆周速度， 为气流在叶轮入口处径向绝对速度；

步骤七、根据所设定D₁/D₂的比值，以及步骤三给出的出口安装角β_2A，由离心叶轮经验公式得到叶片数 

步骤八、对得到的叶轮参数通过计算流体力学仿真进行验证，在CFD仿真下等熵效率低于80％认为流动不理想，如流动不理想，回到步骤三在0度-90度范围内重新对出口安装角β_2A取值；

步骤九、如果步骤八不能使流动理想，即出口安装角β_2A在取值范围0度-90度内流动均不理想；则回到步骤二在(0，1)范围重新对静压比Ω取值；

步骤十、如果步骤九不能使流动理想，即静压比Ω在取值范围(0，1)内流动均不理想，则回到步骤一重新根据机器人尺寸以及对噪音、电机转速指标的考虑对外径D₂取值，直到流动理想。