[发明专利]基于叶片欧拉扬程标准函数的叶轮高效低振动优化方法

权利要求书

1.一种基于叶片欧拉扬程标准函数的叶轮高效低振动优化方法，其特征在于：包括以下步骤：

步骤一：给定待设计叶轮的叶片不同流面的厚度最大值的范围和包角范围，通过中心试验设计法进行数据采样，得到叶片不同流面的厚度分布最大值和包角值的多组数据；再结合叶片泵其他的几何参数和性能参数，创建多个叶片泵几何模型，对每个叶片泵几何模型均进行定常和非定常数值模拟；

步骤二：

(1)对于非定常数值模拟，提取低频段10～430Hz叶轮轴向力的振动信息，并进行快速傅里叶变换，提取振动力级；

(2)对于定常数值模拟，得到每个叶片泵几何模型对应的叶轮效率、叶轮扬程和叶轮欧拉扬程Euler；将得到的多个叶片的欧拉扬程进行数据处理，通过公式(1)计算欧拉扬程密度函数Equal

其中，Euler(j，i)表示第i条欧拉扬程曲线上第j个点的值；m和n分别表示一条欧拉扬程曲线上从叶轮入口至叶轮出口之间的流向方向上的第m和n个数据点；k代表叶轮入口至叶轮出口之间的流向方向上选取的数据点的数量，k＝n-m；x和y分别表示从轮毂面至轮缘面的展向方向上的第x和y条欧拉扬程曲线；l表示从轮毂面至轮缘面的展向方向上选取的欧拉扬程曲线的数量，l＝y-x；a表示流向方向上第a个欧拉扬程密度点，a＝∑j/(k+1)；b表示展向方向上第b个欧拉扬程密度点，b＝∑i/(l+1)。

然后，对于每一个叶轮，通过公式(2)计算对应的欧拉扬程标准函数Dispersion，

Dispersion＝σ[Equal(a,b)] (2)

步骤三：对多个叶轮几何模型对应的欧拉扬程标准函数Dispersion与叶轮轴向力振动力级进行线性拟合，计算所有数据的拟合误差R²；

步骤四：当R²大于设定阈值时，表明满足单因素的拟合样本数量和拟合准则，执行步骤五；当R²不大于设定阈值时，重复步骤一～三；

步骤五：选定多目标优化模型，以此时的欧拉扬程标准函数和叶轮效率为优化目标，约束为叶轮扬程，将叶轮的叶片不同流面的厚度最大值的范围和包角范围输入多目标优化模型，进行多目标优化，得到叶轮的叶片不同流面的厚度最大值和包角的优化结果，基于该优化结果，可得到优化后的叶轮。

2.根据权利要求1所述的基于叶片欧拉扬程标准函数的叶轮高效低振动优化方法，其特征在于：所述步骤二中，对于非定常数值模拟，得到额定工况下的轴向力时域脉动信息，对轴向力时域脉动数据进行FFT快速傅里叶变换，得到轴向力频域脉动数据，利用式(3)，提取10～430Hz的轴向力频域脉动数据，得到振动力级

L_F＝20lg(F/F₀) (3)

其中，F₀为振动力级的基准值，F₀＝1μN。

3.根据权利要求1所述的基于叶片欧拉扬程标准函数的叶轮高效低振动优化方法，其特征在于：所述步骤二中的叶轮欧拉扬程Euler表征流体在叶轮流道内流动时的流态分布情况，计算公式如公式(4)所示，

其中，V_θ表示流场中某位置的绝对速度圆周分量，U表示流场中某位置的圆周速度，g为重力加速度。

4.根据权利要求1所述的基于欧拉扬程标准函数的叶轮高效低振动优化方法，其特征在于：所述步骤四中的设定阈值为0.9。