[发明专利]一种低比转速高速离心泵水力模型设计方法

说明书

本发明提供一种低比转速高速离心泵水力模型设计方法，通过采用传统设计法进行初次设计，得到原始设计参数；进行几何建模和型线参数化；对原始设计参数采用加大流量法进行设计；将原始设计参数中的流量设计点前移；确定设计点前移量，放大原始设计参数中的设计扬程；通过参数化建模和仿真模拟确定偏离原工况的设计点流量、放大的设计扬程、流量放大系数、比转速放大系数和叶片出口安放角；对偏离原工况的设计点流量、放大的设计扬程、流量放大系数、比转速放大系数和叶片出口安放角分别进行单因素变化模拟其对外特性的影响和各因素对泵在工作流量区域效率的敏感性分析。如此，满足了工作流量范围内整体高效要求。

技术领域

本发明涉及流体机械设计技术领域，特别涉及一种低比转速高速离心泵水力模型设计方法。

背景技术

航空机载冷却泵具有流量小、扬程高、转速高的特点，是典型的低比转速离心泵，它是飞机液体冷却泵循环系统的关键部件。由于机载设备众多、功率不一，冷却水泵往往在一定流量范围内频繁变化，因此，提高水泵在变流量工况下的整体效率是这类泵水力设计必须要考虑的问题。

但是，受现有公式模型和经验系数的限制，基于常规泵的相似换算法和速度系数法并不适用于高速离心泵的设计，常规设计的高速泵在小流量易产生流动不稳定现象、效率过低，大流量工况的效率更低。设计能经受高空飞行条件下稳定、安全、高效运行的冷却泵直接决定了机载航电设备的运行性能，对我国国防安全具有重要的影响。

公开号为CN103291653B的专利文件公开了一种低比转数叶轮及其叶片设计方法，采用加大流量法设计低比转速离心泵，能够显著提高泵的效率，但是，加大流量法使泵偏离设计点工况，在小流量工况运行时效率快速下降，更易出现流动不稳定现象。

公开号为CN111271317A的专利文件公开了一种基于叶片载荷分布的离心泵复合叶轮设计方法，采用长短闭式复合叶轮，可取得小流量下运行稳定性，但这样会使叶轮流道变窄，堵塞流道，进而影响效率。

发明内容

针对现有技术中存在不足，本发明提供了一种低比转速高速离心泵水力模型设计方法，当设计流量点前移时，采用加大流量设计法，可以满足工作流量范围内整体高效要求。

一方面，本发明提供了一种低比转速高速离心泵水力模型设计方法，包括：

采用传统设计法进行初次设计，得到原始设计参数；

进行几何建模和型线参数化；

对原始设计参数采用加大流量法进行设计；

将原始设计参数中的流量设计点前移；

确定设计点前移量，放大原始设计参数中的设计扬程；通过参数化建模和仿真模拟确定偏离原工况的设计点流量、放大的设计扬程、流量放大系数、比转速放大系数和叶片出口安放角；

对偏离原工况的设计点流量、放大的设计扬程、流量放大系数、比转速放大系数和叶片出口安放角分别进行单因素变化模拟其对外特性的影响和各因素对泵在工作流量区域效率的敏感性分析。

可选的，偏离原工况的设计点流量Q_0’的取值范围包括0.8Q₀≤Q_0’≤0.9Q₀，其中，Q₀为原始设计参数中的流量设计点。

可选的，放大的设计扬程H_0’的取值范围包括1.17H₀≤H_0’，其中，H₀为原始设计参数中的设计扬程。

可选的，流量放大系数大于等于1.1且小于等于1.4。

可选的，叶片出口安放角大于等于30度且小于等于40度。

本发明提供的一种低比转速高速离心泵水力模型设计方法具有以下有益效果：