一种基于中间线控制的核主泵流道成型方法

摘要

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。

主权项

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；其特征在于，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：$r_i=r_A+\frac{r_D-r_A}{n}i$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；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：对第i个流道中间线控制点(z_i,r_i)所对应的盘侧流道线、盖侧流道线上的坐标点(Z0_i,R0_i)、(Z1_i,R1_i)，0≤i≤n，利用如下公式得到：$R{0}_i=\frac{1}{2}\left(2r_i-\frac{Q}{2{\mathrm{\pi r}}_i{C}_{mi}\sqrt{1+\frac{1}{{\left(\frac{{\mathrm{dz}}_i}{{\mathrm{dr}}_i}\right)}^2}}}\right)$$R{1}_i=\frac{1}{2}\left(2r_i+\frac{Q}{2{\mathrm{\pi r}}_i{C}_{mi}\sqrt{1+\frac{1}{{\left(\frac{{\mathrm{dz}}_i}{{\mathrm{dr}}_i}\right)}^2}}}\right)$$Z{0}_i=\frac{[R{1}_i-R{0}_i+2z_i\frac{{\mathrm{dz}}_i}{{\mathrm{dr}}_i}+(R{1}_i+R{0}_i-2r_i){\left(\frac{{\mathrm{dz}}_i}{{\mathrm{dr}}_i}\right)}^2]}{\left(2\frac{{\mathrm{dz}}_i}{{\mathrm{dr}}_i}\right)}$$Z{1}_i=\frac{[R{0}_i-R{1}_i+2z_i\frac{{\mathrm{dz}}_i}{{\mathrm{dr}}_i}+(R{1}_i+R{0}_i-2r_i){\left(\frac{{\mathrm{dz}}_i}{{\mathrm{dr}}_i}\right)}^2]}{\left(2\frac{{\mathrm{dz}}_i}{{\mathrm{dr}}_i}\right)}$其中：C_mi＝p+qr_i^τ，τ为常数；p＝C_Dm‑qr_A；C_mi为中间流道r_i处所对应的平均子午流速；C_Am为泵进口处所对应的平均子午流速，通过一维计算得到；C_Dm为泵出口处所对应的平均子午流速，所述平均子午流速度通过一维计算得到；S4、核主泵流道成型：盘侧流道线和盖侧流道线由步骤S3中得到的盘侧流道线、盖侧流道线的坐标点分别利用样条曲线依次连接而成，所述盘侧流道线和盖侧流道线分别绕泵中轴线旋转一周得到泵盘侧曲面和泵盖侧曲面，即得到核主泵流道。