[发明专利]基于能量梯度理论的分流叶片进口偏置度确定方法

权利要求书

1.基于能量梯度理论的分流叶片进口偏置度确定方法；其特征在于包括如下步骤：

步骤(1).模拟离心泵内的流动物理参数；

步骤(2).计算整个流场的能量梯度函数K；

步骤(3).改变分流叶片进口偏置度，计算获得整个流场的能量梯度函数K值；

步骤(4).对比不同分流叶片进口偏置度，确定最优分流叶片进口偏置度；

所述的模拟离心泵内的流动物理参数具体如下：

利用CFD技术模拟离心泵内的流动，得到整个流场的物理参数；

所述的物理参数包括水流速度、压强分布、流线分布具体获取如下：

针对任一工况条件下的离心泵，采用CFD技术对离心泵内部流动进行三维数值模拟，模拟过程中控制方程采用三维不可压缩的平均雷诺纳维-斯托克斯方程和连续性方程模拟离心泵内的流体流动，并利用有限体积法对控制方程在空间上进行离散；时间推进采用半隐式的格式；然后，在计算域上施加边界条件，分别在给定的几何参数和不同的流动条件下，进行模拟计算，并获得流场物理参数，包括水流速度、压强和流线分布；

所述的对比不同分流叶片进口偏置度，确定最优分流叶片进口位置具体如下：

3-1.根据能量梯度函数K值的分布，判断流动离心泵叶轮部分流动的稳定性情况，判断的标准是K值越大，流动越不稳定，K值越大的区域越大，流动的稳定性越差；当分流叶片的进口偏置度θ_si＝5°时，即偏向选择方向，流道内流线分布相对比较均匀，叶轮出口的射流-尾迹结构相比有所改善，流动情况得到提高；当分流叶片的进口偏置度从θ_si＝-5°增加至θ_si＝5°时，流道中K值较大的区域在逐渐减小，流场也变得均匀。

2.如权利要求1所述的基于能量梯度理论的分流叶片进口偏置度确定方法；其特征在于：步骤(2)所述的计算整个流场的能量梯度函数K具体如下：

2-1.根据窦华书教授的能量梯度理论，推导出应用于离心泵内部流动的能量梯度函数公式；

根据能量梯度理论，离心泵内的能量梯度函数K的计算公式为：

K=∂E/∂n∂H/∂s=∂p∂n+ρU∂U∂nμtU(∂U∂n)2-2μtρU2·∂U∂n·∂p∂n+μtρ2U3·(∂p∂n)2---(1)]]>

式(1)中为流体总压，H为流体的能量损失，U为速度大小，p为流体静压，μ_t为湍流粘度，ρ为流体密度；n为流体流动的法线方向，s为流体流动的流线方向；K值是一个无因次的流场函数，表示的是法向能量梯度与流向能量损失的比值；当流场中的扰动变化不大时，层流状态下，K值越大的位置，流动越容易发生失稳，越容易向湍流转捩；湍流状态下，K值越大的位置，湍流强度越高。