一种全流量范围内的单流道叶轮滑移系数计算方法技术

本发明专利技术公开了一种全流量范围内的单流道叶轮滑移系数计算方法，过程为：根据Büsemann试验得到系数h0和cm曲线，对z＝1时，提取不同出口角下的h0和cm离散数据；依据Wilslicenus分界点定义，将h0和cm离散数据均分为2部分，以叶片出口角和进出口半径比为自变量进行多元非线性回归分析得到h0和cm计算公式，并代入Büsemann滑移系数理论求解公式从而建立了设计工况下单流道叶轮滑移系数的计算公式；在设计工况的计算公式中引入极大扬程和全流量变化系数来考虑单流道泵的非定常特性以及流量的影响，最终建立全流量范围内单流道叶轮滑移系数的求解公式。本发明专利技术能够精确地计算出任意出口角下单流道叶轮全流量范围内的滑移系数，也为建立高精度单流道泵能量预测模型提供了理论基础。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于流体机械设计领域，具体涉及一种全流量范围内的单流道叶轮滑移系数计算方法。
技术介绍
滑移现象是叶轮机械(压缩机、泵和汽轮机等)设计过程中需重点考虑的因素。虽然Büsemann基于二维势流理论推导出了设计工况下滑移系数的理论解，但该方法求解复杂，无法工程实际应用。随后为了方便计算滑移系数，Büsemann通过试验给出了理论求解公式中系数h0和cm随叶片数、叶片出口角和叶片进出口半径比的变化曲线，但该试验曲线只给出了叶片出口角β2B为5°、10°、20°、40°、60°和90°时的结果，因此不能求解任意出口角下的叶轮滑移系数，在实际应用中有很大的局限性。虽然后续Wiesner和Stodola等人对滑移系数求解公式也做了相关的研究并取得了一定的成果，但经过试验验证这些成果只适用于叶片数z≥2的旋转机械，对于叶片数为1的旋转机械并不适用，在求解单流道叶轮滑移系数时与试验结果存在较大偏差。因此，迫切需要发展一种计算精度高且工程实用的单流道叶轮滑移系数计算方法。迄今为止，尚未见全流量范围内的单流道泵滑移系数求解公式的公开报道，本专利技术提供了一种全流量范围内的单流道叶轮滑移系数计算方法。
技术实现思路
本专利技术旨在提供一种全流量范围内的单流道叶轮滑移系数计算方法，本专利技术在Büsemann滑移系数理论求解公式分析和归纳的基础上，提出了全流量范围内单流道叶轮滑移系数的求解公式。为达到以上目的，采用以下技术方案：对z＝1时Büsemannn试验得到的不同出口角β2B下系数h0和cm的离散数据进行提取，并依据Wilslicenus分界点定义将2个系数不同出口角下的曲线分为2部分；以叶片出口角和进出口半径比为自变量，采用多元非线性回归分析分别对h0和cm曲线的两部分进行拟合得到二者的计算公式，并代入Büsemannn滑移系数理论求解公式从而建立设计工况下单流道叶轮滑移系数的计算公式；在设计工况下滑移系数的计算公式中，引入极大扬程和全流量变化系数来考虑单流道泵非定常特性和流量的影响，从而最终建立单流道叶轮全流量范围内的滑移系数求解公式。其具体步骤如下：1、对z＝1时Büsemannn试验得到的出口角β2B在0～90°下的系数h0和cm进行提取，并依据Wilslicenus分界点定义将不同出口角下的h0和cm曲线分为2部分，水平部分和曲线部分。(A)对z＝1时Büsemannn试验得到的不同出口角下的系数h0和cm进行提取，分别做出h0与R1/R2，cm与R1/R2的关系曲线图；(B)依据Wilslicenus分界点定义将不同出口角下的h0和cm曲线分为水平和曲线等2个部分；2、以叶片出口角和叶轮进出口半径比R1/R2为自变量，采用多元非线性回归分析分别对h0和cm曲线的两部分进行拟合得到二者的计算公式，并代入Büsemannn滑移系数理论求解公式从而建立设计工况下单流道叶轮滑移系数的计算公式。(A)对R1/R2＝0时，出口角β2B在0～90°下h0的离散数据进行提取，并定义R1/R2＝0时的h0为h0_max，以出口角为自变量采用非线性回归分析对h0_max进行拟合，即建立了h0_max的数学表达式。 h 0 _ m a x = 1 - 1 1 + [ 2 - ( 0.5 - 16 sinβ 2 B + 10.5 sin 2 β 2 B ) sinβ 2 B ] ( 1 4 πsinβ 2 B ) - - - ( 1 ) ]]>(B)建立h0和cm第一段曲线的数学模型，h0-R1/R2和cm-R1/R2曲线图的第一段均为一水平线段，且h0和cm相等，均为h0_max，则可得R1/R2<Rεlimit时h0和cm的数学表达式：h0＝cm＝h0_max (2)(C)以叶片出口角和叶轮进出口半径比为自变量，采用多元非线性回归分析对h0-R1/R2和cm-R1/R2曲线图的第二部分进行拟合，则得到R1/R2>Rεlimit时，h0和cm曲线第二部分的数学表达式； h 0 = ( 1 - 1 1 + [ 2 - ( 0.5 - 16 sinβ 2 B + 10.5 sin 2 β 2 B ) sinβ 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种全流量范围内的单流道叶轮滑移系数计算方法，其特征在于，包含以下步骤：(1)对z＝1时Büsemann试验得到的出口角β2B在0～90°下的系数h0和cm进行提取，并依据Wilslicenus分界点定义将不同出口角下的h0和cm曲线分为2部分，水平部分和曲线部分；(2)以叶片出口角和进出口半径比R1/R2为自变量，采用多元非线性回归分析分别对h0和cm曲线的两部分进行拟合得到二者的计算公式，并代入Büsemann滑移系数理论求解公式，建立设计工况下单流道叶轮滑移系数的计算公式；(3)在设计工况下滑移系数的计算公式中，引入极大扬程和全流量变化系数来考虑单流道泵的非定常特性和流量的影响，最终建立单流道叶轮全流量范围内的滑移系数求解公式。

【技术特征摘要】
1.一种全流量范围内的单流道叶轮滑移系数计算方法，其特征在于，包含以下步骤：(1)对z＝1时Büsemann试验得到的出口角β2B在0～90°下的系数h0和cm进行提取，并依据Wilslicenus分界点定义将不同出口角下的h0和cm曲线分为2部分，水平部分和曲线部分；(2)以叶片出口角和进出口半径比R1/R2为自变量，采用多元非线性回归分析分别对h0和cm曲线的两部分进行拟合得到二者的计算公式，并代入Büsemann滑移系数理论求解公式，建立设计工况下单流道叶轮滑移系数的计算公式；(3)在设计工况下滑移系数的计算公式中，引入极大扬程和全流量变化系数来考虑单流道泵的非定常特性和流量的影响，最终建立单流道叶轮全流量范围内的滑移系数求解公式。2.根据权利要求项1所述的一种全流量范围内的单流道叶轮滑移系数计算方法，其特征在于：所述步骤(1)中，对z＝1时Büsemann试验得到的出口角β2B在0～90°下的系数h0和cm进行提取，并依据Wilslicenus分界点定义将不同出口角下的h0和cm曲线分为2部分，水平部分和曲线部分，其具体步骤如下：(A)对z＝1时Büsemann试验得到的出口角β2B在0～90°下的系数h0和cm进行提取，分别做出h0与R1/R2、cm与R1/R2的关系曲线图；(B)依据Wilslicenus分界点定义将不同出口角下的h0和cm曲线分为水平和曲线等2个部分。3.根据权利要求项1所述的一种全流量范围内的单流道叶轮滑移系数计算方法，其特征在于：所述步骤(2)中，以叶片出口角和进出口半径比R1/R2为自变量，采用多元非线性回归分析分别对h0和cm曲线的两部分进行拟合得到二者的计算公式，并代入Büsemann滑移系数理论求解公式，建立设计工况下单流道叶轮滑移系数的计算公式，其具体步骤如下：(A)对R1/R2＝0时对出口角β2B在0～90°下h0的离散数据进行提取，并定义此时的h0为h0_max，以出口角为自变量采用非线性回归分析对h0_max进行拟合，即建立了h0_max的数学表达式： h 0 _ m a x = 1 - 1 1 + [ 2 - ( 0.5 - 16 sinβ 2 B + 10.5 sin 2 β 2 B ) sinβ 2 B ] ( 1 4 πsinβ 2 B ) - - - ( 1 ) ]]>(B)建立h0和cm第一段曲线的数学模型，h0-R1/R2和cm-R1/R2曲线图的第一段均为水平线段，且h0和cm相等，均为h0_max，则可得R1/R2<Rεlimit时h0和cm的数学表达式：h0＝cm＝h0_max (2)(C)以叶片出口角和叶轮进出口半径比为自变量，采用多元非线性回归分析对h0-R1/R2和cm-R1/R2曲线图的第二部分进行拟合，则得到R1/R2>Rεlimit时，h0和cm曲线第二部分的数学表达式； h 0 = ( 1 - 1 1 + [ 2 - ( 0.5 - 16 sinβ 2 B + 10.5 sin 2 β 2 B ) sinβ 2 B ] ( 1 4 πsinβ 2 B ) ) [ 1 - ( R 1 / R 2 - Rϵ lim i t 1 - Rϵ lim i t ...

【专利技术属性】
技术研发人员：谈明高，朱智朋，刘厚林，吴贤芳，王凯，丁剑，
申请(专利权)人：江苏大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32