[发明专利]一种基于中间线控制的核主泵流道成型方法

说明书

一种基于中间线控制的核主泵流道成型方法，核主泵流道由核主泵的盘侧流道线和盖侧流道线绕泵中轴线旋转一周而成；包括以下步骤：S1、确定流道中间线方程；S2、流道中间线离散处理；S3、根据流道中间线控制点计算盘侧流道线和盖侧流道线坐标点；S4、核主泵流道成型。本发明通过控制流道中间线来实现核主泵流道的成型，在保证流道的光顺性、高质量的过水特性同时，可以实现核主泵流道的快速程序化设计；可以根据核主泵的机械特性，灵活的选择合适的流道中间线走势并实施流道成型；本发明中的方法亦可为其他斜流式、离心式叶轮流道高质量过水特性的快速设计提供参考。

技术领域

本发明涉及叶轮机械技术领域，尤其是一种基于中间线控制的核主泵流道成型方法。

背景技术

核主泵是核电站反应堆的唯一旋转部件，主要为冷却剂无间断循环提供动力来源，对保证核反应堆长周期、稳定运转起着至关重要的作用。近年来关于核主泵性能提升的研究主要集中在改变叶片形状、叶片数等，而作为核主泵的关键部分，流道对核主泵机械性能的提升仍存有很大空间。

针对核主泵流道的设计，目前明确的设计准则较为少见，往往依赖于设计人员的经验：一方面在应用样条曲线来获取光顺流道时，难以保证高质量的过水特性；另一方面在追求高质量过水特性的设计过程中，工作繁琐且难以保证流道的光顺性。

发明内容

本发明的目的是提供一种在保证流道的光顺性、高质量的过水特性同时，实现核主泵流道的快速设计的基于中间线控制的核主泵流道成型方法。

本发明解决现有技术问题所采用的技术方案：一种基于中间线控制的核主泵流道成型方法，所述核主泵流道由核主泵的盘侧流道线和盖侧流道线绕泵中轴线旋转一周而成；包括以下步骤：

S1、确定流道中间线方程，包括以下步骤：

(1)确定关键位置点：根据一维计算确定流道中间线的关键位置点，该关键位置点依次包括泵进口中点、泵叶片进口中点、泵叶片出口中点及泵出口中点；

(2)确定关键位置点坐标：以所述泵中轴线所在直线为横坐标轴，以过泵进口中点且垂直于泵中轴线的直线为纵坐标轴，建立直角坐标系；根据在所述直角坐标系中的分布情况依次确定泵进口中点、泵叶片进口中点、泵叶片出口中点及泵出口中点的坐标；

(3)确定流道中间线方程：所述流道中间线方程为负次幂多项式z＝a+br^-1+cr^-2+dr^-3，其中，z为关键位置点的横坐标，r为关键位置点的纵坐标；系数a、b、c、d根据得到的关键位置点坐标确定；从而确定出流道中间线；

S2、流道中间线离散处理：将步骤S1得到的流道中间线自泵进口中点到泵出口中点向纵坐标轴作投影，并将泵进口中点在纵坐标轴上投影点与泵出口中点在纵坐标轴上投影点之间的线段分割为大小均等的n段，20≤n≤100，每个分割点所对应的流道中间线上的离散点即为流道中间线控制点；根据每个分割点确定出流道中间线控制点的纵坐标值；再由步骤S1中得到的流道中间线方程得到该流道中间线控制点的横坐标值，即确定出流道中间线上第i个流道中间线控制点的坐标(z_i,r_i)，0≤i≤n，计算公式如下：

z_i＝a+br_i^-1+cr_i^-2+dr_i^-3

其中，r_A为泵进口中点的纵坐标；r_D为泵出口中点的纵坐标；