[发明专利]一种离心式过滤器的优化设计方法

权利要求书

1.一种离心式过滤器的优化设计方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

1)离心式过滤器新结构特征提出，包括选用锥角α为10-20°的小锥角，在保证溢流管内径不变的情况下，将溢流管外壁调整为空心圆台状，入流管采用切向半封闭式入流口结构，即靠近离心过滤器轴心的一部分为封闭结构，远离轴心的部分为贯通结构；

2)分离过滤性能在计算流体动力学中的评价体系建立，即采用计算流体动力学对离心式过滤器的分离过滤性能进行量化分析，评价指标包括水头损失和分离效率，其中，

水头损失用入流口与溢流口压力差表征，为方便计算在入流口和溢流口上均匀的选取有限个特征点代表整个面上的平均压力值，具体计算公式如下：

式中：为入流口平均静压力值；为入流口平均静压力值；k_i为入流口第i个特征点的静压力值；p_i为溢流口第i个特征点的静压力值；m为入流口特征点的个数；n为溢流口特征点的个数，

分离效率用1减去溢流口沙粒相的体积分数和入流口沙粒相的体积分数比值表征，其中溢流口沙粒相的体积分数用溢流口各点沙粒相体积分数的积分得到，为方便计算在溢流口面上均匀的选取有限个特征点，计算公式为：

式中：g(x，y)为溢流口各点上的沙相体积分数；q_i为特征点的沙相体积分数；n为特征点的个数；S_D为溢流口面积，

提出综合评价指标k来表征过滤器分离性能，k值为过滤前后的损失值与对应分离效率的比值，物理意义为单位分离效率所需消耗的能量，

式中：k为综合评价指标；ΔH为过滤前后水头损失值；为过滤器分离效率值；

3)不同水源条件下结构参数最优阈值确定，包括锥体锥角、圆台溢流管外壁的上下半径比，以及入流管封闭部分在入流管横截面上的投影面积占入流管横截面面积的比例，将某一待确定阈值参数设置不同梯度条件，其他两个参数不变，每次只应用该待确定阈值参数的一个维度进行计算流体动力学计算，统计分离效率与水头损失变化规律，计算各形式下综合评价指标k’，与原构型k值比较，最终确定三个特征参数最优阈值范围；

4)产品成型与特性参数获取，综合1)-3)步骤所得到的离心式过滤器新结构的特征参数阈值范围，以及该阈值范围对应的分离效率和水头损失值，对优化后产品进行三维定型，开发高精度模具。

2.根据权利要求1所述的一种离心式过滤器的优化设计方法，其特征在于，锥角α最优阈值为[17°,19°]，入流管封闭部分在入流管横截面上的投影面积占入流管横截面面积的比例最优阈值为[0.45，0.50]，圆台状溢流管上下半径比最优阈值范围为[0.70，0.85]。