一種減流離心機輪蓋銜接段的優化設計方法與流程

本發明涉及離心機設計領域，尤其涉及一種減流離心機輪蓋銜接段的優化設計方法。

背景技術：

1、離心葉輪結構因其制作工藝簡單、增壓比高、結構簡單、軸向尺寸小、適用工作范圍廣等特點，得到廣泛應用。但離心機葉輪等部件型線較為非常規，設計過程需要仿真，耗時較長，且考驗工程師水平。并且蝸殼等部件需要開模制圖設計比較麻煩且需要額外成本，因此，離心機在設計的時候通常需要考慮在保證性能的同時，盡量共用多的零部件進而完成系列化。達到降低成本，減少設計和制造工作量，保證性能穩定的效果。

2、離心機設計完成后可以使用flowcut進行切葉輪減流量，實現新的小流量機型的設計，該操作可減少設計者工作量同時保證質量穩定。在切葉輪后會導致葉輪入口段直徑相對未切前減小，這樣就無法讓新機與原機型共用整機管道。為了減少成本完成系列化和減少設計時間，需要考慮整機的共用性，因此需要設計一個好的葉輪入口型面銜接段來銜接新機入口和舊機進口管道。該型面需要在保證共用整機管道的基礎上盡量優化以減小流動損失。

3、如圖1所示，舊機入口管道100直徑比較大，切葉輪后的新機進口面直徑比較小，需要設計一個銜接型面200將兩部分銜接起來。新機axcent導出的進口300面葉輪往上部分需要切掉，用新型面去替代銜接舊機型進口面，其設計方法為，先采用新機型依據axcent導出的入口流道模型直接建模，再找一條曲線直接銜接。但是依據axcent導出的流道建模無法與舊機型共用管道，會提高成本和設計時間，且找曲線直接銜接無法確定曲線的好壞，是否能優化還不確定。

技術實現思路

1、為了解決上述所述的技術問題，本發明提供一種減流離心機輪蓋銜接段的優化設計方法，目的是讓經flowcut切葉片減流后的離心機頭入口銜接段能順滑高效銜接新機型入口與舊機型整機管道，在保證共用整機管道的前提下盡量減少流動損失。

2、為了解決上述的技術問題，本發明提供了一種減流離心機輪蓋銜接段的優化設計方法，該優化設計方法步驟如下：

3、步驟1、在solidworks里面建模并設立全局參數；

4、畫兩個相同且相切的橢圓，兩橢圓各有一頂點作為新機進口端點、舊機進口端點，該新機進口端點、舊機進口端點設置為固定點；設置兩橢圓各自頂點到圓心的距離為固定值；設置橢圓的橢圓長為a，該橢圓長a設置為全局變量；

5、沿兩橢圓由新機進口端點向舊機進口端點的連線為型線，該型線連接兩橢圓的相切點；以型線為基線，畫平面框架，由新機進口端點、舊機進口端點沿型線向下分別畫第一線、第二線，該第一線、第二線垂直設置；

6、進行建模，連接第一線、第二線為旋轉軸，沿旋轉軸旋轉得到幾何體；

7、步驟2、將步驟1的建模導入ansysworkbench，畫網格，流體仿真；

8、進行流體仿真，設立壓力進口、質量流量出口，使用總壓損失數據作為判定依據，總壓損失系數k＝(p01-p02)/(p01-p1)；

9、其中：p01：進口總壓；p02：出口總壓；p1：進口靜壓；

10、步驟3、將k作為輸出參數，導入參數直接優化模塊；

11、該優化模塊的邏輯為：在給定區間內平均取5個“a”值，得到5個模型，流體仿真計算得到5個k值，比對k值大小，再去k值小的區間取對應的“a”值，再計算k，再比大小；一直迭代，直至得出最小k值，確定最佳模型。

12、在一較佳實施例中，在步驟1中，型線確認后，以新機進口端點、舊機進口端點為界限，裁剪掉兩橢圓多余的線段。

13、在一較佳實施例中，所述全局參數包括兩橢圓的圓心距離、第一線尺寸、第二線尺寸；該圓心距離、第一線尺寸、第二線尺寸根據離心機的機型選取。

14、在一較佳實施例中，在步驟2中，畫網格為，在幾何體上，以新機進口端點、舊機進口端點做在為端面，定舊機進口面設為inlet，新機進口面為outlet，畫的型面為wall，并設立邊界層建立網格。

15、在一較佳實施例中，所述立壓力進口為舊機進口壓力溫度數據，所述質量流量出口為新機型流量進口數據。

16、在一較佳實施例中，在步驟3中，該優化模塊的流程為：

17、開始，輸入全局變量“a”值，得到流道模型；進入流體仿真計算得出k值；將計算所得的k值與其他k值對比；判斷k值能否在所有區間達到最小值；判斷為是，則結束，判斷為否，則尋找合適區間，輸入新“a”值得到新模型，重新進入流體仿真計算。

18、相較于現有技術，本發明的技術方案具備以下有益效果：

19、1.在曲線首末兩端點確定的情況下，找到一條順滑的曲線，設立一個全局變量去優化這條曲線，使得其達到流動損失最小的目的。

20、2.判定依據選取的是總壓損失系數k＝(p01-p02)/(p01-p1)。

21、3.采取workbench的直接優化模塊鏈接fluent，以全局變量“a”確定模型，fluent計算進出口壓力并輸出k，k在直接優化模塊進行迭代判定，直至選出最小值，來得到最佳型面。

技術特征：

1.一種減流離心機輪蓋銜接段的優化設計方法，其特征在于：該優化設計方法步驟如下：

2.根據權利要求1所述的一種減流離心機輪蓋銜接段的優化設計方法，其特征在于：在步驟1中，型線確認后，以新機進口端點、舊機進口端點為界限，裁剪掉兩橢圓多余的線段。

3.根據權利要求2所述的一種減流離心機輪蓋銜接段的優化設計方法，其特征在于：所述全局參數包括兩橢圓的圓心距離、第一線尺寸、第二線尺寸；該圓心距離、第一線尺寸、第二線尺寸根據離心機的機型選取。

4.根據權利要求1所述的一種減流離心機輪蓋銜接段的優化設計方法，其特征在于：在步驟2中，畫網格為，在幾何體上，以新機進口端點、舊機進口端點做在為端面，定舊機進口面設為inlet，新機進口面為outlet，畫的型面為wall，并設立邊界層建立網格。

5.根據權利要求4所述的一種減流離心機輪蓋銜接段的優化設計方法，其特征在于：所述立壓力進口為舊機進口壓力溫度數據，所述質量流量出口為新機型流量進口數據。

6.根據權利要求1所述的一種減流離心機輪蓋銜接段的優化設計方法，其特征在于：在步驟3中，該優化模塊的流程為：

技術總結
本發明提供一種減流離心機輪蓋銜接段的優化設計方法，步驟如下：步驟1、在solidworks里面建模并設立全局參數；畫兩個相同且相切的橢圓，兩橢圓各有一頂點；設置橢圓的橢圓長為a，該橢圓長a設置為全局變量；沿兩橢圓將兩頂點進行連線為型線，以型線為基線進行建模得到幾何體；步驟2、將該建模導入AnsysWorkbench，畫網格，流體仿真；進行流體仿真，設立壓力進口、質量流量出口，使用總壓損失數據作為判定依據，總壓損失系數K＝(P<subgt;01</subgt;?P<subgt;02</subgt;)/(P<subgt;01</subgt;?P<subgt;1</subgt;)；步驟3、將K作為輸出參數，導入參數直接優化模塊；在給定區間內平均取5個“a”值，流體仿真計算得到5個K值，比對K值大小，再去K值小的區間取對應的“a”值，再計算K比大小；直至得出最小K值，確定最佳模型。

技術研發人員：林振圣,葉小龍,朱漢城,黃金龍,陳錦程
受保護的技術使用者：廈門東亞機械工業股份有限公司
技術研發日：
技術公布日：2024/10/21