CN106599422A - 叶片泵转子系统的振动仿真分析方法及其装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种叶片泵转子系统的振动仿真分析方法及装置。该方法包括如下步骤：利用所述三维水体网格建立计算流体力学模型；以稳态计算结果为初始值，根据预设参数获取每个叶片网格单元和每个轮毂网格单元瞬态计算结果，并通过积分的方法获得叶轮的瞬态受力；以叶轮的瞬态受力作为叶轮质点的载荷条件，采用有限元分析根据预设的转子系统信息对由主轴、轴承和叶轮质点组成的转子系统进行瞬态动力学分析，并获得瞬态动力学分析结果；根据瞬态动力学分析结果获得转子系统的振动情况。该方法将计算流体力学与转子动力学有限元分析两大模型结合起来，可以快速、准确地获得水力诱导下叶片泵转子系统的振动情况，满足叶片泵子系统设计需求。

Description

叶片泵转子系统的振动仿真分析方法及其装置

【技术领域】

本发明涉及一种叶片泵仿真分析技术领域，具体地，涉及一种叶片泵转子系统的振动仿真分析方法及装置。

【背景技术】

叶片泵是应用最为广泛的流体输送管网系统核心装备和能量转换装置，对流体输送系统的安全稳定运行起到决定性作用。一般情况下，叶片泵的运行状况与其结构振动密切相关，尤其是水力作用下转子系统的振动特征。如何在各种可能的运行工况下，控制转系系统的振动烈度，并合理地安排装配工艺，是叶片泵设计制造最重要的内容之一。目前主要针对设计方案试制叶片泵样机，开展水力性能试验并使用振动传感采集设备获得轴承等转子系统部件的振动情况。尽管计算流体力学技术已经被广泛地用于叶片泵领域的水力性能预测，各种结构分析有限元技术也普及至叶片泵领域的结构力学仿真领域，也有将计算流体力学与有限元分析耦合进行叶轮强度校核的应用案例；但是，对于如何采用仿真分析的方法，准确地获得流体诱导下转子部件的振动信息，尚没有公知的信息披露和现有的应用案例。

【发明内容】

本发明提供一种叶片泵转子系统的振动仿真分析方法及其装置，通过将计算流体力学与转子系统动力学有限元分析结合起来，快速、准确获得不同运行工况点下叶片泵转子系统的振动情况。

为实现上述目的，本发明提供一种叶片泵转子系统的振动仿真分析方法，包括如下步骤：

对叶片泵的三维水体模型进行网格划分得到三维水体网格，并利用所述三维水体网格建立计算流体力学模型，所述三维水体网格包括多个叶片网格单元和多个轮毂网格单元；

以稳态计算结果为初始值，根据预设参数获取每个叶片网格单元和每个轮毂网格单元瞬态计算结果，并通过积分的方法获得叶轮的瞬态受力，所述预设参数包括时间步长和第一计算总时长；

以叶轮的瞬态受力作为叶轮质点的载荷条件，采用有限元分析根据预设的转子系统信息对由主轴、轴承和叶轮质点组成的转子系统进行瞬态动力学分析，并获得瞬态动力学分析结果，其中，有限元分析的计算总时长与第一计算总时长相同；

根据瞬态动力学分析结果获得转子系统的振动情况。

优选的，所述对叶片泵的三维水体模型进行网格划分得到三维水体网格，并利用所述三维水体网格建立计算流体力学模型包括：

分别单独绘制叶片泵的叶轮水体、吸水室水体和压水室水体，再将三者进行装配组合为一个整体进行网格划分得到三维水体网格；

利用所述三维水体网格建立计算流体力学模型；

确定计算流体力学模型的进口边界条件和出口边界条件。

优选的，所述确定计算流体力学模型的进口边界条件和出口边界条件包括：

分别建立所述吸水室水体与所述叶轮水体以及所述叶轮水体与所述压水室水体的交界面联系，并以所述吸水室水体与所述叶轮水体的交界面为进口，所述叶轮水体与所述压水室水体的交界面为出口；

根据设计参数的工况点确定计算流体力学模型的进口边界条件和出口边界条件，所述设计参数包括流体介质的密度和粘度以及叶轮水体的旋转速度。

优选的，所述以稳态计算结果为初始值，根据预设参数获取每个叶片网格单元和每个轮毂网格单元瞬态计算结果，并通过积分的方法获得叶轮的瞬态受力，所述预设参数包括时间步长和第一计算总时长包括：

根据计算流体力学模型进行稳态计算，获得稳态计算结果；

以稳态计算结果为初始值，设定计算时间步长和第一计算总时长，根据计算流体力学模型计算每个叶片网格单元和每个轮毂网格单元表面水压分布，获得每个叶片网格单元水平面和竖直面轴向瞬态受力和每个轮毂网格单元水平面和竖直面轴向瞬态受力；

针对每个时间步长，分别对所述叶片网格单元和所述轮毂网格单元的水平面以及所述叶片网格单元和所述轮毂网格单元的竖直面轴向瞬态受力进行积分，获得水平面和竖直面上叶轮的瞬态受力随时间的分布图。

优选的，所述以叶轮的瞬态受力作为叶轮质点的载荷条件，采用有限元分析根据预设的转子系统信息对由主轴、轴承和叶轮质点组成的转子系统进行瞬态动力学分析，并获得瞬态动力学分析结果，其中，有限元分析的计算总时长与第一计算总时长相同包括：

对由主轴、轴承和叶轮质点组成的转子系统的三维有限元瞬态分析模型进行有限元网格划分；

分别将水平面上叶轮的瞬态受力随时间的分布和竖直面上叶轮的瞬态受力随时间的分布导入所述三维有限元瞬态分析模型，作为叶轮质点受力的载荷条件；

设定转子系统信息和计算总时长，对所述转子系统进行瞬态动力学分析并获得瞬态动力学分析结果，所述转子系统信息包括主轴转速和轴承约束条件，其计算总时长与所述第一计算总时长相同。

此外，为实现上述目的，本发明同时提供一种叶片泵转子系统的振动仿真分析装置，所述叶片泵转子系统的振动仿真分析装置包括：

计算流体力学模型建模模块，用于对叶片泵的三维水体模型进行网格划分得到三维水体网格并利用所述三维水体网格建立计算流体力学模型，所述三维水体网格包括多个叶片网格单元和多个轮毂网格单元；

叶轮的瞬态受力获取模块，用于以稳态计算结果为初始值，根据预设参数获取每个叶片网格单元和每个轮毂网格单元瞬态计算结果，并通过积分的方法得到叶轮的瞬态受力；

转子系统瞬态动力学分析模块，用于以叶轮的瞬态受力作为叶轮质点的载荷条件，采用有限元分析根据预设的转子系统信息对由主轴、轴承和叶轮质点组成的转子系统进行瞬态动力学分析并获得瞬态动力学分析结果；

仿真分析结果获取模块，用于根据瞬态动力学分析结果获得转子系统的振动情况。

优选的，所述计算流体力学模型建模模块包括：

三维建模单元，用于分别单独绘制叶片泵的叶轮水体、吸水室水体和压水室水体，再将三者进行装配组合为一个整体；

网格划分单元，用于进行网格划分得到三维水体网格；

力学模型建立单元，用于利用所述三维水体网格建立计算流体力学模型；

边界条件确定单元，用于确定计算流体力学模型的进口边界条件和出口边界条件。

优选的，所述边界条件确定单元包括：

交界面建立子单元，用于建立所述吸水室水体与所述叶轮水体以及所述叶轮水体与所述压水室水体的交界面联系，并以所述吸水室水体与所述叶轮水体的交界面为进口，所述叶轮水体与所述压水室水体的交界面为出口；

条件确定子单元，用于根据设计参数的工况点确定计算流体力学模型的进口边界条件和出口边界条件，所述设计参数包括流体介质的密度和粘度以及叶轮水体的旋转速度。

优选的，所述叶轮的瞬态受力获取模块包括：

稳态计算单元，用于根据计算流体力学模型进行稳态计算，获得稳态计算结果；

瞬态计算单元，用于根据计算流体力学模型计算每个叶片网格单元和每个轮毂网格单元表面水压分布，获得每个叶片网格单元水平面和竖直面轴向瞬态受力和每个轮毂网格单元水平面和竖直面轴向瞬态受力；

积分单元，用于针对每个时间步长，分别对所述叶片网格单元和所述轮毂网格单元的水平面以及所述叶片网格单元和所述轮毂网格单元的竖直面轴向瞬态受力进行积分，获得水平面和竖直面上叶轮的瞬态受力随时间的分布。

优选的，所述转子系统瞬态动力学分析模块包括：

有限元网格划分单元，用于对由主轴、轴承和叶轮质点组成的转子系统的三维有限元瞬态分析模型进行有限元网格划分；

叶轮质点受力导入单元，用于将水平面上叶轮的瞬态受力随时间的分布和竖直面上叶轮的瞬态受力随时间的分布导入所述三维有限元瞬态分析模型，作为叶轮质点受力的载荷条件；

瞬态分析单元，用于对所述转子系统进行瞬态动力学分析并获得瞬态动力学分析结果。

相较于现有技术，本发明提供的叶片泵转子系统的振动仿真分析方法及其装置具有以下有益效果：本发明将计算流体力学与转子动力学有限元分析两大模型结合起来，首先通过对叶片泵进行网格划分建立计算流体力学模型，再通过计算流体力学模型得到每个叶片网格单元和每个轮毂网格单元的瞬态计算结果，通过积分的方法可获得一个周期内叶轮的瞬态受力情况，将叶轮的瞬态受力情况作为叶轮质点的载荷条件导入转子动力学有限元分析模型，最后可以获得转子振动系统的振动情况，作为叶片泵设计制造的依据。该方法不但可以快速、准确地获得水力诱导下叶片泵转子系统的振动情况，而且振动仿真分析预测精度高，与实测值的偏差在15％以内，满足叶片泵子系统设计需求。

【附图说明】

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图，其中：

图1是本发明提供的叶片泵转子系统的振动仿真分析方法第一实施例的步骤流程图；

图2是本发明提供的叶片泵转子系统的振动仿真分析方法第一实施例所使用的叶片泵的三维水体模型示意图；

图3是本发明提供的叶片泵转子系统的振动仿真分析方法第一实施例所得到的叶片泵的三维水体网格示意图；

图4是本发明提供的叶片泵转子系统的振动仿真分析方法第一实施例一个转动周期叶轮的瞬态受力情况示意图；

图5是本发明提供的叶片泵转子系统的振动仿真分析方法第一实施例建立的转子系统有限元模型示意图；

图6是本发明提供的叶片泵转子系统的振动仿真分析方法第一实施例所建立的主轴三维模型示意图；

图7是本发明提供的叶片泵转子系统的振动仿真分析方法第一实施主轴有限元网格示意图；

图8是本发明提供的叶片泵转子系统的振动仿真分析方法第一实施例主轴变形情况示意图；

图9是本发明提供的叶片泵转子系统的振动仿真分析方法第一实施例一个转动周期内叶轮质点处的主轴速度变化示意图；

图10是本发明提供的叶片泵转子系统的振动仿真分析方法第二实施例的步骤流程图；

图11是本发明提供的叶片泵转子系统的振动仿真分析方法第三实施例的步骤流程图；

图12是本发明提供的叶片泵转子系统的振动仿真分析方法第四实施例的步骤流程图；

图13是本发明提供的叶片泵转子系统的振动仿真分析方法第五实施例的步骤流程图；

图14是本发明提供的叶片泵转子系统的振动仿真分析装置第一实施例的功能模块图；

图15是本发明提供的叶片泵转子系统的振动仿真分析装置第二实施例的功能模块图；

图16是本发明提供的叶片泵转子系统的振动仿真分析装置第三实施例的功能模块图；

图17是本发明提供的叶片泵转子系统的振动仿真分析装置第四实施例的功能模块图；

图18是本发明提供的叶片泵转子系统的振动仿真分析装置第五实施例的功能模块图。

【具体实施方式】

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明实施例一至六的执行主体可为叶片泵转子系统的振动仿真分析装置，例如，叶片泵转子系统的振动仿真分析设备或安装在计算机上的具有相应功能的模块组件，本发明对此不进行限定。

本发明提供一种叶片泵转子系统的振动仿真分析方法，请参阅图1，为本发明提供的叶片泵转子系统的振动仿真分析方法第一实施例的步骤流程图。在本实施例中，所述叶片泵转子系统的振动仿真分析方法包括如下步骤：

步骤S1、对叶片泵的三维水体模型进行网格划分得到三维水体网格，并利用所述三维水体网格建立计算流体力学模型，所述三维水体网格包括多个叶片网格单元和多个轮毂网格单元；

具体地，应用计算机辅助制图以及数学辅助放算软件绘制三维水体模型并进行网格划分，检查网格质量，然后利用所述三维水体网格建立计算流体力学模型。本实施例的叶片泵选择350S16型单级双吸中开式离心泵，该泵的进出口直径均为0.35m，转速为1480rpm，额定流量为1260m³/h，该叶片泵的三维水体模型示意图见图2，三维水体网格示意图见图3。

步骤S2、以稳态计算结果为初始值，根据预设参数获取每个叶片网格单元和每个轮毂网格单元瞬态计算结果，并通过积分的方法获得叶轮的瞬态受力，所述预设参数包括时间步长和第一计算总时长；

具体地，为了获得叶轮瞬态受力，首先根据步骤S1建立的计算流体力学模型进行稳态计算，将获得的稳态计算结果作为初始值，再进行非稳态计算，获得每个叶片网格单元和每个轮毂网格单元瞬态计算结果，然后通过积分的方法获得叶轮的瞬态受力情况。额定工况下，根据计算流体力学模型计算求得的一个转动周期内叶轮瞬态受力情况见图4。

步骤S3、以叶轮的瞬态受力作为叶轮质点的载荷条件，采用有限元分析根据预设的转子系统信息对由主轴、轴承和叶轮质点组成的转子系统进行瞬态动力学分析，并获得瞬态动力学分析结果，其中，有限元分析的计算总时长与第一计算总时长相同；

具体地，转子系统由主轴、两个轴承和叶轮质点组成，其有限元模型请参见图5，在有限元分析中，将主要考虑主轴和轴承的振动情况，叶轮可简化了一个点，称为叶轮质点。应用计算机辅助制图以及数学辅助放算软件绘制主轴模型并导入到有限元模拟软件进行网格划分，主轴三维模型示意图见图6，该主轴的材质为45号钢，轴的总长度为1.3m，最大直径为0.05mm。主轴划分的有限元网格请参见图7。将所述步骤S2获取的叶轮的瞬态受力作为叶轮质点的载荷条件导入，并采用有限元分析法对转子系统进行瞬态动力学分析，并获得瞬态动力学分析结果，其中，有限元分析的计算总时长与步骤S2中的第一计算总时长相同。

步骤S4、根据瞬态动力学分析结果获得转子系统的振动情况。

计算得到的某时刻主轴变形情况请见图8，一个转动周期内叶轮质点处的主轴速度变化情况请见图9。

实验测试证明，本发明提供的叶片泵转子系统的振动仿真分析预测精度高，与实测值的偏差在15％以内，满足叶片泵子系统设计需求。

进一步地，请参照图10，基于本发明提供的叶片泵转子系统的振动仿真分析方法第一实施例，在本发明提供的叶片泵转子系统的振动仿真分析方法第二实施例中，步骤S1包括：

步骤S11、分别单独绘制叶片泵的叶轮水体、吸水室水体和压水室水体，再将三者进行装配组合为一个整体进行网格划分得到三维水体网格；

步骤S12、利用所述三维水体网格建立计算流体力学模型；

步骤S13、确定计算流体力学模型的进口边界条件和出口边界条件。

进一步地，请参照图11，基于本发明提供的叶片泵转子系统的振动仿真分析方法第二实施例，在本发明提供的叶片泵转子系统的振动仿真分析方法第三实施例中，步骤S13包括：

步骤S131、分别建立所述吸水室水体与所述叶轮水体以及所述叶轮水体与所述压水室水体的交界面联系，并以所述吸水室水体与所述叶轮水体的交界面为进口，所述叶轮水体与所述压水室水体的交界面为出口；

步骤S132、根据设计参数的工况点确定计算流体力学模型的进口边界条件和出口边界条件，所述设计参数包括流体介质的密度和粘度以及叶轮水体的旋转速度。

进一步地，请参照图12，基于本发明提供的叶片泵转子系统的振动仿真分析方法第一实施例，在本发明提供的叶片泵转子系统的振动仿真分析方法第四实施例中，步骤S2包括：

S21、根据计算流体力学模型进行稳态计算，获得稳态计算结果；

S22、以稳态计算结果为初始值，设定计算时间步长和第一计算总时长，根据计算流体力学模型计算每个叶片网格单元和每个轮毂网格单元表面水压分布，获得每个叶片网格单元水平面和竖直面轴向瞬态受力和每个轮毂网格单元水平面和竖直面轴向瞬态受力；

S23、针对每个时间步长，分别对所述叶片网格单元和所述轮毂网格单元的水平面以及所述叶片网格单元和所述轮毂网格单元的竖直面轴向瞬态受力进行积分，获得水平面和竖直面上叶轮的瞬态受力随时间的分布。

进一步地，请参照图13，基于本发明提供的叶片泵转子系统的振动仿真分析方法第一实施例，在本发明提供的叶片泵转子系统的振动仿真分析方法第五实施例中，步骤S3包括：

S31、对由主轴、轴承和叶轮质点组成的转子系统的三维有限元瞬态分析模型进行有限元网格划分；

S32、分别将水平面上叶轮的瞬态受力随时间的分布和竖直面上叶轮的瞬态受力随时间的分布导入所述三维有限元瞬态分析模型，作为叶轮质点受力的载荷条件；

S33、设定转子系统信息和计算总时长，对所述转子系统进行瞬态动力学分析并获得瞬态动力学分析结果，所述转子系统信息包括主轴转速和轴承约束条件，所述计算总时长与所述第一计算总时长相同。

本发明还提供一种叶片泵转子系统的振动仿真分析装置，请参阅图14，为本发明提供的叶片泵转子系统的振动仿真分析装置第一实施例的功能模块图。在本实施例中，所述叶片泵转子系统的振动仿真分析装置100包括：

计算流体力学模型建模模块10，用于对叶片泵的三维水体模型进行网格划分得到三维水体网格并利用所述三维水体网格建立计算流体力学模型，所述三维水体网格包括多个叶片网格单元和多个轮毂网格单元；

叶轮的瞬态受力获取模块30，用于以稳态计算结果为初始值，根据预设参数获取每个叶片网格单元和每个轮毂网格单元瞬态计算结果，并通过积分的方法得到叶轮的瞬态受力；

转子系统瞬态动力学分析模块50，用于以叶轮的瞬态受力作为叶轮质点的载荷条件，采用有限元分析根据预设的转子系统信息对由主轴、轴承和叶轮质点组成的转子系统进行瞬态动力学分析并获得瞬态动力学分析结果；

仿真分析结果获取模块70，用于根据瞬态动力学分析结果获得转子系统的振动情况。

进一步地，请参照图15，为本发明提供的叶片泵转子系统的振动仿真分析装置第二实施例的功能模块图。基于上述实施例在本实施例中，所述计算流体力学模型建模模块10包括：

三维建模单元11，用于分别单独绘制叶片泵的叶轮水体、吸水室水体和压水室水体，再将三者进行装配组合为一个整体；

网格划分单元13，用于进行网格划分得到三维水体网格；

力学模型建立单元15，用于利用所述三维水体网格建立计算流体力学模型；

边界条件确定单元17，用于确定计算流体力学模型的进口边界条件和出口边界条件。

进一步地，请参照图16，为本发明提供的叶片泵转子系统的振动仿真分析装置第三实施例的功能模块图。基于本发明叶片泵转子系统的振动仿真分析装置第二实施例，所述边界条件确定单元17包括：

交界面建立子单元171，用于建立所述吸水室水体与所述叶轮水体以及所述叶轮水体与所述压水室水体的交界面联系，并以所述吸水室水体与所述叶轮水体的交界面为进口，所述叶轮水体与所述压水室水体的交界面为出口；

条件确定子单元173，用于根据设计参数的工况点确定计算流体力学模型的进口边界条件和出口边界条件，所述设计参数包括流体介质的密度和粘度以及叶轮水体的旋转速度。

进一步地，请参照图17，为本发明提供的叶片泵转子系统的振动仿真分析装置第四实施例的功能模块图。基于本发明叶片泵转子系统的振动仿真分析装置第一实施例，所述叶轮的瞬态受力获取模块30包括：

稳态计算单元31，用于根据计算流体力学模型进行稳态计算，获得稳态计算结果；

瞬态计算单元33，用于根据计算流体力学模型计算每个叶片网格单元和每个轮毂网格单元表面水压分布，获得每个叶片网格单元水平面和竖直面轴向瞬态受力和每个轮毂网格单元水平面和竖直面轴向瞬态受力；

积分单元35，用于针对每个时间步长，分别对所述叶片网格单元和所述轮毂网格单元的水平面以及所述叶片网格单元和所述轮毂网格单元的竖直面轴向瞬态受力进行积分，获得水平面和竖直面上叶轮的瞬态受力随时间的分布。

进一步地，请参照图18，为本发明提供的叶片泵转子系统的振动仿真分析装置第五实施例的功能模块图。基于本发明叶片泵转子系统的振动仿真分析装置第一实施例，所述转子系统瞬态动力学分析模块50包括：

有限元网格划分单元51，用于对由主轴、轴承和叶轮质点组成的转子系统的三维有限元瞬态分析模型进行有限元网格划分；

叶轮质点受力导入单元53，用于将水平面上叶轮的瞬态受力随时间的分布和竖直面上叶轮的瞬态受力随时间的分布导入所述三维有限元瞬态分析模型，作为叶轮质点受力的载荷条件；

瞬态分析单元55，用于对所述转子系统进行瞬态动力学分析并获得瞬态动力学分析结果。

本发明提供的叶片泵转子系统的振动仿真分析方法及装置具有以下有益效果：本发明将计算流体力学与转子动力学有限元分析两大模型结合起来，首先通过对叶片泵进行网格划分建立计算流体力学模型，再通过计算流体力学模型得到每个叶片网格单元和每个轮毂网格单元的瞬态计算结果，通过积分的方法可获得一个周期内叶轮的瞬态受力情况，将叶轮的瞬态受力情况作为叶轮质点的载荷条件导入转子动力学有限元分析模型，最后可以获得转子振动系统的振动情况，作为叶片泵设计制造的依据。该方法不但可以快速、准确地获得水力诱导下叶片泵转子系统的振动情况，而且振动仿真分析预测精度高，与实测值的偏差在15％以内，满足叶片泵子系统设计需求。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种叶片泵转子系统的振动仿真分析方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：

对叶片泵的三维水体模型进行网格划分得到三维水体网格，并利用所述三维水体网格建立计算流体力学模型，所述三维水体网格包括多个叶片网格单元和多个轮毂网格单元；

以稳态计算结果为初始值，根据预设参数获取每个叶片网格单元和每个轮毂网格单元瞬态计算结果，并通过积分的方法获得叶轮的瞬态受力，所述预设参数包括时间步长和第一计算总时长；

以叶轮的瞬态受力作为叶轮质点的载荷条件，采用有限元分析根据预设的转子系统信息对由主轴、轴承和叶轮质点组成的转子系统进行瞬态动力学分析，并获得瞬态动力学分析结果，其中，有限元分析的计算总时长与第一计算总时长相同；

根据瞬态动力学分析结果获得转子系统的振动情况。

2.根据权利要求1所述的叶片泵转子系统的振动仿真分析方法，其特征在于，所述对叶片泵的三维水体模型进行网格划分得到三维水体网格，并利用所述三维水体网格建立计算流体力学模型包括：

分别单独绘制叶片泵的叶轮水体、吸水室水体和压水室水体，再将三者进行装配组合为一个整体进行网格划分得到三维水体网格；

利用所述三维水体网格建立计算流体力学模型；

确定计算流体力学模型的进口边界条件和出口边界条件。

3.根据权利要求2所述的叶片泵转子系统的振动仿真分析方法，其特征在于，所述确定计算流体力学模型的进口边界条件和出口边界条件包括：

分别建立所述吸水室水体与所述叶轮水体以及所述叶轮水体与所述压水室水体的交界面联系，并以所述吸水室水体与所述叶轮水体的交界面为进口，所述叶轮水体与所述压水室水体的交界面为出口；

根据设计参数的工况点确定计算流体力学模型的进口边界条件和出口边界条件，所述设计参数包括流体介质的密度和粘度以及叶轮水体的旋转速度。

4.根据权利要求1所述的叶片泵转子系统的振动仿真分析方法，其特征在于，所述以稳态计算结果为初始值，根据预设参数获取每个叶片网格单元和每个轮毂网格单元瞬态计算结果，并通过积分的方法获得叶轮的瞬态受力，所述预设参数包括时间步长和第一计算总时长包括：

根据计算流体力学模型进行稳态计算，获得稳态计算结果；

以稳态计算结果为初始值，设定计算时间步长和第一计算总时长，根据计算流体力学模型计算每个叶片网格单元和每个轮毂网格单元表面水压分布，获得每个叶片网格单元水平面和竖直面轴向瞬态受力和每个轮毂网格单元水平面和竖直面轴向瞬态受力；

针对每个时间步长，分别对所述叶片网格单元和所述轮毂网格单元的水平面以及所述叶片网格单元和所述轮毂网格单元的竖直面轴向瞬态受力进行积分，获得水平面和竖直面上叶轮的瞬态受力随时间的分布图。

5.根据权利要求4所述的叶片泵转子系统的振动仿真分析方法，其特征在于，所述以叶轮的瞬态受力作为叶轮质点的载荷条件，采用有限元分析根据预设的转子系统信息对由主轴、轴承和叶轮质点组成的转子系统进行瞬态动力学分析，并获得瞬态动力学分析结果，其中，有限元分析的计算总时长与第一计算总时长相同包括：

对由主轴、轴承和叶轮质点组成的转子系统的三维有限元瞬态分析模型进行有限元网格划分；

分别将水平面上叶轮的瞬态受力随时间的分布和竖直面上叶轮的瞬态受力随时间的分布导入所述三维有限元瞬态分析模型，作为叶轮质点受力的载荷条件；

设定转子系统信息和计算总时长，对所述转子系统进行瞬态动力学分析并获得瞬态动力学分析结果，所述转子系统信息包括主轴转速和轴承约束条件，其计算总时长与所述第一计算总时长相同。

6.一种叶片泵转子系统的振动仿真分析装置，其特征在于，所述叶片泵转子系统的振动仿真分析装置包括：

计算流体力学模型建模模块，用于对叶片泵的三维水体模型进行网格划分得到三维水体网格并利用所述三维水体网格建立计算流体力学模型，所述三维水体网格包括多个叶片网格单元和多个轮毂网格单元；

叶轮的瞬态受力获取模块，用于以稳态计算结果为初始值，根据预设参数获取每个叶片网格单元和每个轮毂网格单元瞬态计算结果，并通过积分的方法得到叶轮的瞬态受力；

转子系统瞬态动力学分析模块，用于以叶轮的瞬态受力作为叶轮质点的载荷条件，采用有限元分析根据预设的转子系统信息对由主轴、轴承和叶轮质点组成的转子系统进行瞬态动力学分析并获得瞬态动力学分析结果；

仿真分析结果获取模块，用于根据瞬态动力学分析结果获得转子系统的振动情况。

7.根据权利要求6所述的叶片泵转子系统的振动仿真分析装置，其特征在于，所述计算流体力学模型建模模块包括：

三维建模单元，用于分别单独绘制叶片泵的叶轮水体、吸水室水体和压水室水体，再将三者进行装配组合为一个整体；

网格划分单元，用于进行网格划分得到三维水体网格；

力学模型建立单元，用于利用所述三维水体网格建立计算流体力学模型；

边界条件确定单元，用于确定计算流体力学模型的进口边界条件和出口边界条件。

8.根据权利要求7所述的叶片泵转子系统的振动仿真分析装置，其特征在于，所述边界条件确定单元包括：

交界面建立子单元，用于建立所述吸水室水体与所述叶轮水体以及所述叶轮水体与所述压水室水体的交界面联系，并以所述吸水室水体与所述叶轮水体的交界面为进口，所述叶轮水体与所述压水室水体的交界面为出口；

条件确定子单元，用于根据设计参数的工况点确定计算流体力学模型的进口边界条件和出口边界条件，所述设计参数包括流体介质的密度和粘度以及叶轮水体的旋转速度。

9.根据权利要求6所述的叶片泵转子系统的振动仿真分析装置，其特征在于，所述叶轮的瞬态受力获取模块包括：

稳态计算单元，用于根据计算流体力学模型进行稳态计算，获得稳态计算结果；

瞬态计算单元，用于根据计算流体力学模型计算每个叶片网格单元和每个轮毂网格单元表面水压分布，获得每个叶片网格单元水平面和竖直面轴向瞬态受力和每个轮毂网格单元水平面和竖直面轴向瞬态受力；

积分单元，用于针对每个时间步长，分别对所述叶片网格单元和所述轮毂网格单元的水平面以及所述叶片网格单元和所述轮毂网格单元的竖直面轴向瞬态受力进行积分，获得水平面和竖直面上叶轮的瞬态受力随时间的分布。

10.根据权利要求9所述的叶片泵转子系统的振动仿真分析装置，其特征在于，所述转子系统瞬态动力学分析模块包括：

有限元网格划分单元，用于对由主轴、轴承和叶轮质点组成的转子系统的三维有限元瞬态分析模型进行有限元网格划分；

叶轮质点受力导入单元，用于将水平面上叶轮的瞬态受力随时间的分布和竖直面上叶轮的瞬态受力随时间的分布导入所述三维有限元瞬态分析模型，作为叶轮质点受力的载荷条件；

瞬态分析单元，用于对所述转子系统进行瞬态动力学分析并获得瞬态动力学分析结果。