一种离心泵叶轮的逆向设计方法

摘要

一种离心泵叶轮的逆向设计方法，其根据给定的叶轮轴面，在三维空间上的叶片实际上可以表示为X＝X(z(u，v)，r(u，v)，θ(u，v))，在给定叶轮轴面流线时，(z(u，v)，r(u，v))已经确定，通过确定叶轮轴面上的θ(u，v)就可确定叶片的空间造型；其特点在于：在离心泵叶轮轴面给定的条件下，把离心泵叶片的几何设计问题转化为偏微分方程的边值问题来求解，克服了传统设计方法中叶片几何形状的定义、修改等诸多的不便，能够实现了叶片的参数化设计，克服了传统方法中用烦琐的二维木摸图在表现三维扭曲叶片时存在的缺陷；能够将水力机械的水力设计、三维实体造型及流场的CFD分析三者紧密的结合起来，实现叶片反问题的快速、准确求解。

主权项

1、一种离心泵叶轮的逆向设计方法，其根据给定的叶轮轴面，在三维空间上的叶片实际上可以表示为X＝X(z(u，v)，r(u，v)，θ(u，v))，在给定叶轮轴面流线时，(z(u，v)，r(u，v))已经确定，通过确定叶轮轴面上的θ(u，v)就可确定叶片的空间造型；其特征在于：在离心泵叶轮轴面给定的条件下，把离心泵叶片的几何设计问题转化为偏微分方程的边值问题来求解，其控制方程如下：其中：m——用来控制微分方程的阶数，取1、2；a——微分方程的控制系数；u，v——二维曲线坐标系的两个方向的坐标；θ——叶片表面点的圆周角坐标；给定上椭圆微分方程的边界条件，即叶轮前盖板(1)、后盖板(2)及叶片进口边(4)、叶片出口边(3)上的圆周角分布，即给定计算域的边界条件。叶片的逆向设计问题就是该叶轮轴面计算域内椭圆型微分方程的边值问题。解该微分方程即可得叶片的三维空间形状。