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1、第27卷第5期排灌机械Vo.l27No.52009年9月DrainageandIrrigationMachinerySep.2009离心泵叶轮的参数化设计张人会,杨军虎,李仁年(兰州理工大学能源与动力工程学院,甘肃兰州730050)摘要:针对传统离心泵叶轮设计步骤繁琐的不足,提出了采用4次Bezier曲线来设计叶轮的轴面流线及叶片型线的方法.详细介绍了轴面流线和叶片型线的控制方法,使其和传统的离心泵设计理论结合起来.将椭圆型偏微分方程应用于叶轮轴面的离散以及叶片空间曲面的生成,并将叶片的空间曲面造型问题转换成偏微分方程的边值问题,控制边界条件即
2、达到对叶片的控制.数值求解边值问题的解,即可得到泵叶片的数值模型,然后再将叶片的数据导入造型软件并生成叶轮的实体造型,实现了离心叶轮的参数化设计.实例计算结果表明,提出的理论和方法是有效的,能够实现叶轮的快速高效设计.关键词:离心泵;叶轮;参数化设计;Bezier曲线中图分类号:TH311文献标志码:A文章编号:1005-6254(2009)05-0310-04InvestigationonparametricdesignofcentrifugalpumpbladeZhangRenhui,YangJunhu,LiRennian(SchoolofEnergy
3、andPowerEngineering,LanzhouUniversityofTechnology,Lanzhou,Gansu730050,China)Abstract:Toovercometheinconvenienceoftraditionalcentrifugalpumpimpellerdesign,thequarticBeziercurveisusedtodesignthemeridionalplaneandbladeprofile.Thecontrolmethodofthesecurvesisintroducedindetai,lwhichcanbeinte
4、gratedintothepumpdesigntheory.Thepartialdifferentialequationisusedtodispersethemeridionalplaneandgeneratethecentrifugalpumpbladesurface,thenthebladedesignproblemistransformedintotheboundaryvalueproblemofpartialdifferentialequation.Whiletheboundaryconditionofthepartialdifferentialequat
5、ionisdetermined,thebladecanbeformed.Solvingtheboundaryvalueproblemwithnumericalmethod,wecangetthenumericalmodelofpumpblade.ByimportingthesedatumofbladeintotheCADsoftware,wecangetthe3-Dmodelofimpeller.Theparametricdesignofcentrifugalimpellerisachieved,andthecalculationcaseshowsthatthein
6、versedesignmethodofcentrifugalpumpbladepresentedhereisrationa.lKeywords:centrifugalpump;impeller;parametricdesign;beziercurve离心泵叶轮是泵内能量转换的核心部件,叶轮很大的依赖性;设计步骤繁琐,难以实现叶轮的优化的水力性能对泵的性能起决定性作用.随着计算流设计.体技术的发展,已经可以实现离心叶轮内流的三维本研究提出离心叶轮的参数化设计方法,将4[1,2]湍流计算,但由于反问题的复杂性,目前,工程次Bezier曲线用于对叶轮轴面及叶片型线的控制
7、,上离心叶轮的设计仍采用传统的一维、二维半经验并将椭圆型偏微分方程应用于叶轮轴面的离散及叶的设计方法,所设计叶轮的性能对设计者的经验有片空间曲面的生成,来实现离心叶轮的参数化设计.收稿日期:2009-05-24基金项目:甘肃省自然基金资助项目(3ZS062-B25-038)作者简介:张人会(1977),男,江西都昌人,博士生(zhangrh@lut.cn),主要从事流体机械设计及性能研究.杨军虎(1962),男,陕西蒲城人,教授(lzyangjh@lut.cn),主要从事流体机械设计研究.第5期张人会等:离心泵叶轮的
