[发明专利]一种基于流量需求的锯齿型灌水器逆向设计方法

权利要求书

1.一种基于流量需求的锯齿型灌水器逆向设计方法，其特征在于依据灌水器流量需求，利用流道结构关键参数值优化范围和流量与各流道结构参数之间的定量关系，从流量需求逆向反推优化或计算出锯齿型流道结构参数值，并进行多次试算校正后，最终获得满足流量需求的灌水器的锯齿角度、锯齿间距、锯齿高度和流道深度尺寸大小，并定型锯齿型灌水器内部结构几何模型，具体包括以下步骤：

步骤一，设灌水器流量需求值为Q₀，依据公式Q₀＝σ₁A+σ₀确定流道截面积A；

步骤二，在优化范围内初步选定流道初始深度值D₁；依据公式A＝W₁×D₁计算得流道宽度值W₁；所述优化范围为0.58～0.75mm之间；

步骤三，初步选择锯齿初始角度值θ₁；再依据公式

确定锯齿初始间距值B₁；

步骤四，初步选择锯齿初始高度值H₁；齿尖参差量G固定为0mm，流道总长度L固定为19.6mm；

步骤五，根据公式

Q₁＝ζ₀+ζ₁θ₁+ζ₂B₁+ζ₃H₁+ζ₄D₁ (2)

初步计算出灌水器流量设计中间值Q₁；再依据公式

计算灌水器流量需求值Q₀和灌水器流量设计中间值Q₁之间的偏差q_v；

步骤六，当q_v＜5％时，最终优化确定锯齿型灌水器流道关键结构参数设计尺寸：锯齿角度θ＝θ₁、锯齿间距B＝B₁、锯齿高度H＝H₁和流道深度D＝D₁；q_v大于等于5％时，重回到步骤二中，在0.58～0.75mm之间重新选定流道深度值初始值D₁后，继续执行至步骤六，如此循环，直到满足q_v＜5％；

基于最终优化确定的锯齿角度θ、锯齿间距B、锯齿高度H和流道深度D的尺寸，借助CAD画图软件建立灌水器内部结构几何模型，设计出满足灌水器流量需求的锯齿型灌水器；

所述σ₁为流道截面积系数，σ₀为常数。

2.根据权利要求1所述的一种基于流量需求的锯齿型灌水器逆向设计方法，其特征在于：所述Q₀和Q₁的计算公式是基于数值模拟和大量室内实物正交试验研究所得，具体过程如下：

基于不同锯齿型流道结构参数即锯齿角度、锯齿间距、齿高、流道深度之间的正交试验组合安排，同时借助Fluent模拟软件分析不同流道结构参数组合下的流道内部流动特性和压力流量分布特征，最后通过实物制造后的大量室内试验测试和计算分析，得到了灌水器流量与灌水器流道断面截面积以及与流道关键结构参数锯齿角度、锯齿间距、锯齿高度、流道深度之间的定量关系。