CN117349992A - 诱导轮参数化设计方法、装置及电子设备 - Google Patents

Abstract

本公开提供一种诱导轮参数化设计方法、装置及电子设备；涉及计算机辅助工程领域。所述方法包括：基于设计诱导轮所需的流量参数、扬程参数和转速参数确定诱导轮的几何参数和性能参数；其中，所述诱导轮包括多个分流面；所述几何参数至少包括各所述分流面的直径、翼型半径、翼型厚度及诱导轮螺距，所述性能参数包括所述诱导轮的入口绝对速度；利用所述几何参数和所述性能参数进行建模，得到诱导轮模型。本公开考虑流体质点随空间的变化，根据各分流面的不同参数对各分流面进行区分设计，不仅可以提高诱导轮的水力性能，还可以使诱导轮满足水泵领域的工程需求。

Description

诱导轮参数化设计方法、装置及电子设备

技术领域

本公开涉及计算机辅助工程领域，具体而言，涉及一种诱导轮参数化设计方法、诱导轮参数化设计装置及电子设备。

背景技术

目前，离心泵被广泛应用于农业生产、石油化工和航空航天等领域，在运行过程中离心泵可能会因为局部压力过低而导致空化，从而影响离心泵的性能。诱导轮属于轴流式叶轮，具有较好的轴流式叶轮的几何特性和空化特性，因此，在离心泵前加装诱导轮可以提高离心泵的空化性能。

相关技术中，主要是通过第三方软件或参数化建模软件进行诱导轮设计。其中，通过第三方软件如Soildwork等软件进行建模是以诱导轮的螺旋线为引导线，梯形截面为叶片截面进行建模，但未考虑流体质点随空间坐标点的变化，导致通过该方法设计的诱导轮的水力性能较差。通过参数化建模软件如Cfturbo软件进行建模时，主要通过流线法或翼型法对诱导轮进行设计，通过流线法设计诱导轮的过程中可编辑的参数相对较少，通过翼型法设计诱导轮时，可选择的翼型只有气动翼型，不适用于水泵领域诱导轮的设计，难以满足水泵领域的工程需求。

因此，为了提高诱导轮的水力性能，同时还能使诱导轮满足水泵领域的工程需求，提供一种新的诱导轮设计方法是非常必要的。

需要说明的是，在上述背景技术部分公开的信息仅用于加强对本公开的背景的理解，因此可以包括不构成对本领域普通技术人员已知的现有技术的信息。

发明内容

本公开的目的在于提供一种诱导轮参数化设计方法、诱导轮参数化设计装置以及电子设备，可以在一定程度上解决相关技术设计的诱导轮水力性能较差且难以满足水泵领域的工程需求的问题。

根据本公开的第一方面，提供一种诱导轮参数化设计方法，包括：

获取设计诱导轮所需的流量参数、扬程参数和转速参数；

基于所述流量参数、所述扬程参数和所述转速参数确定所述诱导轮的几何参数和性能参数；其中，所述诱导轮包括多个分流面；所述几何参数至少包括各所述分流面的直径、翼型半径、翼型厚度及诱导轮螺距，所述性能参数包括所述诱导轮的入口绝对速度；

利用所述几何参数和所述性能参数进行建模，得到诱导轮模型。

在本公开的一种示例性实施例中，所述获取设计诱导轮所需的流量参数、扬程参数和转速参数，包括：

根据主叶轮的流量参数和转速参数确定所述诱导轮的所述流量参数和所述转速参数；

根据所述诱导轮的必需汽蚀余量、所述主叶轮的必需汽蚀余量及所述诱导轮的安全余量确定所述扬程参数。

在本公开的一种示例性实施例中，各所述分流面的直径包括轮缘分流面的直径和轮毂分流面的直径；所述基于所述流量参数、所述扬程参数和所述转速参数确定所述诱导轮的几何参数，包括：

根据设计所述诱导轮所需的所述流量参数、所述扬程参数和所述转速参数确定所述诱导轮的比转速；

根据所述比转速确定所述诱导轮的扬程系数，并根据所述扬程系数确定所述诱导轮的轮毂比；

根据预设的所述诱导轮的叶片入口压降系数确定所述诱导轮的流量系数，并根据所述轮毂比、所述流量参数、所述转速参数和所述流量系数确定所述轮缘分流面的直径；

根据所述轮毂比和所述轮缘分流面的直径确定所述轮毂分流面的直径。

在本公开的一种示例性实施例中，各所述分流面的直径还包括位于所述轮毂分流面和所述轮缘分流面之间的中间分流面的直径，所述方法还包括：

对所述轮毂分流面的直径和所述轮缘分流面的直径进行插值运算，得到所述中间分流面的直径。

在本公开的一种示例性实施例中，所述基于所述流量参数、所述扬程参数和所述转速参数确定所述诱导轮的性能参数，包括：

根据所述轮缘分流面的直径、所述诱导轮的轮毂比和所述诱导轮的所述流量参数确定所述诱导轮的入口绝对速度。

在本公开的一种示例性实施例中，所述基于所述流量参数、所述扬程参数和所述转速参数确定所述诱导轮的几何参数，包括：

根据各所述分流面的直径和所述转速参数确定各所述分流面的圆周速度；

根据所述诱导轮的入口绝对速度及各所述分流面的圆周速度确定各所述分流面的进口相对液流角；

根据预设的水力效率、所述扬程参数和各所述分流面的所述圆周速度确定各所述分流面的出口绝对速度分量；

根据所述诱导轮的入口绝对速度、所述出口绝对速度分量及各所述分流面的所述圆周速度确定各所述分流面的出口相对液流角，并根据各所述分流面的所述进口相对液流角和所述出口相对液流角确定各所述分流面的安放角；

根据各所述分流面的直径和所述安放角确定各所述分流面的导程，并根据各所述分流面的所述导程及所述诱导轮中叶片的数量确定与各所述分流面对应的所述诱导轮螺距。

在本公开的一种示例性实施例中，所述基于所述流量参数、所述扬程参数和所述转速参数确定所述诱导轮的几何参数，包括：

根据所述叶片的翼型弦长和栅距计算所述叶片的稠密度；

根据各所述分流面的所述安放角、所述叶片的稠密度及所述叶片的数量确定各所述分流面的叶片包角；

根据各所述分流面的所述叶片包角和所述导程确定各所述分流面的翼型轴向高度；

根据各所述分流面的直径和所述叶片包角确定各所述分流面的翼型圆周方向增量；

根据各所述分流面的所述翼型轴向高度和所述翼型圆周方向增量确定各所述分流面的翼型弦长；

根据各所述分流面的所述进口相对液流角、所述出口相对液流角和所述翼型弦长确定各所述分流面的所述翼型半径。

在本公开的一种示例性实施例中，所述翼型厚度包括翼型最大相对厚度；所述基于所述流量参数、所述扬程参数和所述转速参数确定所述诱导轮的几何参数，包括：

根据所述轮毂分流面的直径和所述扬程参数确定所述轮毂分流面的翼型最大相对厚度；

根据所述轮缘分流面的翼型弦长确定所述轮缘分流面的翼型最大相对厚度；

对所述轮毂分流面的翼型最大相对厚度和所述轮缘分流面的翼型最大相对厚度进行插值运算，得到中间分流面的翼型最大相对厚度；

根据各所述分流面的所述翼型最大相对厚度和水动翼型厚度变化规律确定各分流面的所述翼型厚度。

根据本公开的第二方面，提供一种诱导轮参数化设计装置，包括：

参数获取模块，用于获取设计诱导轮所需的流量参数、扬程参数和转速参数；

设计参数确定模块，用于基于所述流量参数、所述扬程参数和所述转速参数确定所述诱导轮的几何参数和性能参数；其中，所述诱导轮包括多个分流面；所述几何参数至少包括各所述分流面的直径、翼型半径、翼型厚度及诱导轮螺距，所述性能参数包括所述诱导轮的入口绝对速度；

模型生成模块，用于利用所述几何参数和所述性能参数进行建模，得到诱导轮模型。

根据本公开的第三方面，提供一种电子设备，包括处理单元；以及存储单元，用于存储所述处理单元的可执行指令；其中，所述处理单元配置为经由执行所述可执行指令来执行以上任一项所述的诱导轮参数化设计方法。

本公开示例性实施例可以具有以下部分或全部有益效果：

在本公开示例实施方式所提供的诱导轮参数化设计方法中，通过获取设计诱导轮所需的流量参数、扬程参数和转速参数；基于所述流量参数、所述扬程参数和所述转速参数确定所述诱导轮的几何参数和性能参数；其中，所述诱导轮包括多个分流面；所述几何参数至少包括各所述分流面的直径、翼型半径、翼型厚度及诱导轮螺距，所述性能参数包括所述诱导轮的入口绝对速度；利用所述几何参数和所述性能参数进行建模，得到诱导轮模型。一方面，本公开通过流量参数、扬程参数和转速参数就可以确定诱导轮的几何参数和性能参数，使得诱导轮的设计更加简单方便；另一方面，考虑流体质点随空间的变化，根据各分流面的不同参数对各分流面进行区分设计，不仅可以提高诱导轮的水力性能，还可以使诱导轮满足水泵领域的工程需求。

应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本公开。

附图说明

此处的附图被并入公开中并构成本公开的一部分，示出了符合本公开的实施例，并与公开一起用于解释本公开的原理。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本公开的一些实施例，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。

图1示出了可以应用本公开实施例的诱导轮参数化设计方法的系统架构示意图。

图2示出了本公开实施例中一种诱导轮参数化设计方法的流程示意图。

图3示出了本公开实施例中一种诱导轮各分流面的直径示意图。

图4示出了本公开实施例中一种分流面的进出口相对液流角与分流面的翼型弦长之间的关系示意图。

图5示出了本公开实施例中一种分流面的翼型截面示意图。

图6示出了本公开实施例中一种分流面的翼型相对厚度分布图。

图7示出了通过本公开实施例的方法设计出的一种诱导轮模型示意图。

图8示出了本公开实施例中一种诱导轮参数化设计装置的示意图。

图9示出了适于用来实现本公开实施例的电子设备的结构示意图。

具体实施方式

现在将参考附图更全面地描述示例实施方式。然而，示例实施方式能够以多种形式实施，且不应被理解为限于在此阐述的范例；相反，提供这些实施方式使得本公开将更加全面和完整，并将示例实施方式的构思全面地传达给本领域的技术人员。所描述的特征、结构或特性可以以任何合适的方式结合在一个或更多实施方式中。在下面的描述中，提供许多具体细节从而给出对本公开的实施方式的充分理解。然而，本领域技术人员将意识到，可以实践本公开的技术方案而省略所述特定细节中的一个或更多，或者可以采用其它的方法、组元、装置、步骤等。在其它情况下，不详细示出或描述公知技术方案以避免喧宾夺主而使得本公开的各方面变得模糊。

此外，附图仅为本公开的示意性图解，并非一定是按比例绘制。图中相同的附图标记表示相同或类似的部分，因而将省略对它们的重复描述。附图中所示的一些方框图是功能实体，不一定必须与物理或逻辑上独立的实体相对应。可以采用软件形式来实现这些功能实体，或在一个或多个硬件模块或集成电路中实现这些功能实体，或在不同网络和/或处理器装置和/或微控制器装置中实现这些功能实体。

在本公开使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本公开。在本公开和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。还应当理解，本文中使用的术语“和/或”是指并包含一个或多个相关联的列出项目的任何或所有可能组合。

应当理解，尽管在本公开可能采用术语第一、第二、第三等来描述各种信息，但这些信息不应限于这些术语。这些术语仅用来将同一类型的信息彼此区分开。例如，在不脱离本公开范围的情况下，第一信息也可以被称为第二信息，类似地，第二信息也可以被称为第一信息。取决于语境，如在此所使用的词语“如果”可以被解释成为“在……时”或“当……时”或“响应于确定”。

图1示出了可以应用本公开实施例的诱导轮参数化设计方法的系统架构示意图。

如图1所示，系统架构100可以包括智能手机101、便携式计算机102、台式计算机103等终端设备中的一个或多个，网络104和服务器105。网络104用以在终端设备和服务器105之间提供通信链路的介质。网络104可以包括各种连接类型，例如有线、无线通信链路或者光纤电缆等等。终端设备可以是各种具有数据处理功能的电子设备，该电子设备上具有显示屏，该显示屏用于向用户展示设计好的诱导轮模型，该电子设备包括但不限于上述的台式计算机、便携式计算机、智能手机和平板电脑等等。应该理解，图1中的终端设备、网络和服务器的数目仅仅是示意性的。根据实现需要，可以具有任意数目的终端设备、网络和服务器。比如服务器105可以是多个服务器组成的服务器集群等。

本公开实施例所提供的诱导轮参数化设计方法可以由终端设备执行，相应地，诱导轮参数化设计装置可以设置于终端设备中。但本领域技术人员容易理解的是，本公开实施例所提供的诱导轮参数化设计方法也可以由服务器105执行，相应的，诱导轮参数化设计装置也可以设置于服务器105中，本示例性实施例中对此不做特殊限定。

本示例性实施例提供了一种诱导轮参数化设计方法。参考图2所示，该诱导轮参数化设计方法可以包括以下步骤S210至步骤S230：

步骤S210.获取设计诱导轮所需的流量参数、扬程参数和转速参数；

步骤S220.基于所述流量参数、所述扬程参数和所述转速参数确定所述诱导轮的几何参数和性能参数；其中，所述几何参数至少包括各所述分流面的直径、翼型半径、翼型厚度及诱导轮螺距，所述性能参数包括所述诱导轮的入口绝对速度；

步骤S230.利用所述几何参数和所述性能参数进行建模，得到诱导轮模型。

在本公开示例实施方式所提供的诱导轮参数化设计方法中，一方面，基于流量参数、扬程参数和转速参数就可以确定诱导轮的几何参数和性能参数，使得诱导轮的设计更加简单方便；另一方面，考虑流体质点随空间的变化，根据各分流面的不同参数对各分流面进行区分设计，不仅可以提高诱导轮的水力性能，还可以使诱导轮满足水泵领域的工程需求。

下面，对于本示例实施方式的上述步骤进行更加详细的说明。

在步骤S210中，获取设计诱导轮所需的流量参数、扬程参数和转速参数。

诱导轮是离心泵中的一个重要部件，在离心泵中起到引导流体、增加压力和调整流量的作用。诱导轮的流量参数是指单位时间内通过诱导轮的流体体积，诱导轮的流量参数能够反映离心泵在单位时间内能够处理的流体量；诱导轮的扬程参数能够反映离心泵输送流体时能够提供的最大压力；诱导轮的转速参数代表了离心泵运行时诱导轮旋转的频率或速度，能够影响离心泵的工作性能及液体输送能力。

本公开示例实施方式中，由于诱导轮与主叶轮同轴，且与主叶轮的过流断面连续，因此设计诱导轮所需的流量参数和转速参数与主叶轮相同，因此，可以根据主叶轮的流量参数和转速参数确定诱导轮的流量参数和转速参数。另外，可以根据诱导轮的必需汽蚀余量、主叶轮的必需汽蚀余量及用户预设的诱导轮的安全余量确定设计诱导轮所需的扬程参数，计算过程如公式（1）：

（1）

其中，表示设计诱导轮所需的扬程参数，/>表示主叶轮的必需汽蚀余量，/>表示诱导轮的必需汽蚀余量，/>表示诱导轮的安全余量。

本公开通过获取流量参数、扬程参数和转速参数三个设计诱导轮所需的基础参数，便于后续对诱导轮进行设计，使得诱导轮的设计更加简单方便。

在步骤S220中，根据所述流量参数、所述扬程参数和所述转速参数确定所述诱导轮的几何参数和性能参数；其中，所述几何参数至少包括各所述分流面的直径、翼型半径、翼型厚度及诱导轮螺距，所述性能参数包括所述诱导轮的入口绝对速度。

一种示例实施方式中，基于流量参数、扬程参数和转速参数确定诱导轮的几何参数如各分流面的直径时，可以先根据设计诱导轮所需的流量参数、扬程参数和转速参数确定诱导轮的比转速，计算过程如公式（2）：

（2）

其中，表示诱导轮的比转速，/>表示设计诱导轮所需的转速参数，/>表示设计诱导轮所需的流量参数，/>表示设计诱导轮所需的扬程参数。

确定诱导轮的比转速之后，可以通过公式（3）确定诱导轮的扬程系数：

（3）

其中，表示诱导轮的扬程系数，/>表示诱导轮的比转速。

可以根据诱导轮的扬程系数确定诱导轮的轮毂比，计算过程如公式（4）：

（4）

其中，表示诱导轮的轮毂比，/>表示诱导轮的扬程系数。

确定诱导轮的轮毂比之后，可以根据预设的诱导轮的叶片入口压降系数确定诱导轮的流量系数，计算过程如公式（5）：

（5）

其中，λ表示诱导轮的叶片入口压降系数，取值可为0.01~0.02，在本公开示例实施例中可以将λ取值为0.015，表示诱导轮的流量系数。

诱导轮可以包括多个分流面，如轮缘分流面的、轮毂分流面和位于轮缘分流面的和轮毂分流面之间的中间分流面。示例性的，可以根据诱导轮的轮毂比、流量参数、转速参数和流量系数确定轮缘分流面的直径，计算过程如公式（6）：

（6）

其中，表示轮缘分流面的直径，/>表示设计诱导轮所需的流量参数，/>表示轮毂比，/>表示设计诱导轮所需的转速参数，/>表示流量系数，/>表示叶轮外径系数，是通过大量实验数据拟合得到的经验系数，如/>可以取值为2.89715，本公开对此不做具体限定；

进一步的，可以根据诱导轮的轮毂比和轮缘分流面的直径确定轮毂分流面的直径，计算过程如公式（7）：

（7）

其中，表示轮毂分流面的直径，/>表示轮缘分流面的直径，/>表示轮毂比；

确定轮缘分流面的直径和轮毂分流面的直径之后，可以通过轮缘分流面的直径和轮毂分流面的直径计算位于轮毂分流面和轮缘分流面之间的中间分流面的直径。示例性的，可以通过线性插值、双线性插值或最近邻插值等方法对轮毂分流面的直径和轮缘分流面的直径进行插值运算，得到轮毂分流面和轮缘分流面之间分流面的直径。

举例而言，参考图3所示，轮缘分流面s和轮毂分流面h之间可以有三个分流面，依次为中间第一圆柱面h-m、中间第二圆柱面m和中间第三圆柱面m-s。通过公式（6）和公式（7）计算得到轮毂分流面的直径和轮缘分流面的直径/>后，可以根据轮毂分流面的直径和轮缘分流面的直径/>进行插值运算，得到各分流面的直径。例如可以通过公式（8）、（9）和（10）依次计算中间第二圆柱面m、中间第一圆柱面h-m和中间第三圆柱面m-s的直径：

（8）

（9）

（10）

如图3所示，其中，表示中间第二圆柱面的直径，/>表示轮缘分流面的直径，表示轮毂分流面的直径，/>表示中间第一圆柱面的直径，/>表示中间第三圆柱面的直径。

确定各分流面的直径之后，可以根据其中的轮缘分流面的直径、诱导轮的轮毂比和诱导轮的流量参数确定诱导轮的入口绝对速度，计算过程如公式（11）：

（11）

其中，表示诱导轮的入口绝对速度，/>表示轮缘分流面的直径，/>表示诱导轮的轮毂比，/>表示设计诱导轮所需的流量参数。

还可以根据各分流面的直径和转速参数确定各分流面的圆周速度，计算过程如公式（12）：

（12）

其中，表示各分流面的圆周速度，/>表示各分流面的直径，/>表示设计诱导轮所需的转速参数，在对应不同的分流面时，i可以代表h、h-m、m、m-s、s，当i代表h时，对应的则表示轮毂分流面的圆周速度。

根据诱导轮的入口绝对速度及各分流面的圆周速度确定各分流面的进口相对液流角，计算过程如公式（13）：

（13）

其中，表示各分流面的进口相对液流角，/>表示各分流面的圆周速度，/>表示诱导轮的入口绝对速度。

确定各分流面的进口相对液流角之后，还需要确定各分流面的出口相对液流角，具体的，首先可以根据预设的水力效率、扬程参数和各分流面的圆周速度确定各分流面的出口绝对速度在圆周方向上的分量，计算过程如公式（14）：

（14）

其中，表示各分流面的出口绝对速度在圆周方向上的分量，/>表示重力加速度，/>表示各分流面的圆周速度，/>表示设计诱导轮所需的扬程参数，/>表示诱导轮的水力效率，如可以取值为0.9，也可以根据工况需求取值为其他数值，本公开对此不做具体限定。

然后，可以根据诱导轮的入口绝对速度、各分流面的出口绝对速度在圆周方向上的分量及各分流面的圆周速度确定各分流面的出口相对液流角，计算过程如公式（15）：

（15）

其中，表示各分流面的出口相对液流角，/>表示各分流面的出口绝对速度在圆周方向上的分量，/>表示各分流面的圆周速度，/>表示诱导轮的入口绝对速度；

确定各分流面的出口相对液流角之后，可以根据各分流面的进口相对液流角和各分流面的出口相对液流角确定各分流面的安放角，即：

（16）

其中，表示各分流面的进口相对液流角，/>表示各分流面的出口相对液流角，/>表示各分流面的安放角；

进一步的，可以根据各分流面的直径和各分流面的安放角确定各分流面的导程，即：

（17）

其中，表示各分流面的导程，/>表示各分流面的直径，/>表示各分流面的安放角；

再根据各分流面的导程及诱导轮中叶片的数量确定与各流面对应的诱导轮螺距，即：

（18）

其中，表示与各流面对应的诱导轮螺距，/>表示各分流面的导程，/>表示诱导轮中叶片的数量；

接下来可以根据叶片的翼型弦长和栅距计算叶片的稠密度，计算过程如公式（19）：

（19）

其中，表示叶片的稠密度，本公开示例实施方式中/>的取值可为2~3，/>表示叶片的翼型弦长，/>表示栅距；

再根据各分流面的安放角、叶片的稠密度及诱导轮中叶片的数量确定各分流面的叶片包角，计算过程如公式（20）：

（20）

其中，表示各分流面的叶片包角，/>表示各分流面的安放角，/>表示叶片的稠密度，/>表示诱导轮中叶片的数量；

可以根据各分流面的叶片包角和导程确定各分流面的翼型轴向高度，计算过程如公式（21）：

（21）

其中，表示各分流面的翼型轴向高度，/>表示各分流面的导程，/>表示各分流面的叶片包角。如图3所示，其中/>表示轮缘分流面的翼型轴向高度，/>表示轮毂分流面的翼型轴向高度。

根据各分流面的直径和叶片包角确定各分流面的翼型圆周方向增量，计算过程如公式（22）：

（22）

其中，表示各分流面的翼型圆周方向增量，/>表示各分流面的叶片包角，/>表示各分流面的直径；

参考图4所示，其中，表示分流面的翼型弦长，/>表示分流面的翼型轴向高度，/>表示分流面的翼型圆周方向增量，/>表示分流面的叶片包角，/>表示各分流面的进口相对液流角，/>表示各分流面的出口相对液流角。

由图4可知，可以根据各分流面的翼型轴向高度和翼型圆周方向增量确定各分流面的翼型弦长，即：

（23）

其中，表示各分流面的翼型弦长，/>表示各分流面的翼型轴向高度，/>表示各分流面的翼型圆周方向增量；

最后可以根据各分流面的进口相对液流角、出口相对液流角和翼型弦长确定各分流面的翼型半径，计算过程如公式（24）：

（24）

其中，表示各分流面的翼型半径，/>表示各分流面的翼型弦长，/>表示各分流面的进口相对液流角，/>表示各分流面的出口相对液流角。

确定各分流面的翼型半径之后，还可以基于轮毂分流面的直径和扬程参数确定轮毂分流面的翼型最大相对厚度，首先可以根据公式（25）计算得到轮毂分流面的翼型最大厚度：

（25）

其中，表示轮毂分流面的翼型最大相对厚度，/>表示轮毂分流面的直径，/>表示设计诱导轮所需的扬程参数；

基于轮缘分流面的翼型弦长确定轮缘分流面的翼型最大相对厚度，首先可以根据公式（26）计算得到轮缘分流面的翼型最大相对厚度：

（26）

其中，表示轮缘分流面的翼型最大相对厚度，/>表示轮缘分流面的翼型弦长。

确定轮毂分流面和轮缘分流面的翼型最大相对厚度之后，可以对轮毂分流面的翼型最大相对厚度和轮缘分流面的翼型最大相对厚度进行插值运算，得到位于轮毂分流面和轮缘分流面之间的各中间分流面的翼型最大相对厚度。

参考图5示，示出了一种分流面的翼型截面示意图。其中，表示翼型剖面上对应位置的翼型厚度，X表示翼型剖面上对应位置到翼型前端的长度，L表示分流面的翼型弦长，X/L表示翼型剖面上的弦线的相对位置。确定各分流面的翼型最大相对厚度之后，可以根据表1所示的水动翼型厚度变化规律及图6所示的与表1对应的翼型相对厚度分布图来确定各分流面的翼型厚度。

表1

图6示出了本公开实施例中一种分流面的翼型相对厚度分布图。其中，翼型相对厚度分布图中的横坐标表示翼型剖面上的弦线的相对位置，纵坐标表示弦线的相对位置对应的翼型厚度与翼型最大相对厚度的比值。

该示例中，通过流量参数、扬程参数和转速参数三个参数就可以确定诱导轮的几何参数和性能参数，使得诱导轮的设计更加简单方便；另一方面，考虑流体质点随空间的变化，根据各分流面的不同参数对各分流面进行区分设计，采用水动翼型厚度变化规律，将分流面的翼型厚度变化与弦长相关联，在从而提高诱导轮的水力性能及结构强度的同时，还提高了诱导轮与叶轮的匹配性，进而使得诱导轮可以满足水泵领域的工程需求。

在步骤S230中，利用所述几何参数和所述性能参数进行建模，得到诱导轮模型。

得到设计诱导轮的几何参数和性能参数之后，可以根据该几何参数和性能参数对诱导轮进行建模，从而得到诱导轮模型。具体的，可以通过得到的各分流面的直径、翼型半径、翼型厚度、诱导轮螺距和诱导轮的入口绝对速度等参数进行三维建模，得到的一种诱导轮模型如图7所示。

本示例实施方式中，还提供了一种诱导轮参数化设计装置。参考图8所示，该诱导轮参数化设计装置800可以包括参数获取模块810、设计参数确定模块820和模型生成模块830，其中：

参数获取模块810，用于获取设计诱导轮所需的流量参数、扬程参数和转速参数；

设计参数确定模块820，用于基于所述流量参数、所述扬程参数和所述转速参数确定所述诱导轮的几何参数和性能参数；其中，所述几何参数至少包括各所述分流面的直径、翼型半径、翼型厚度及诱导轮螺距，所述性能参数包括所述诱导轮的入口绝对速度；

模型生成模块830，用于利用所述几何参数和所述性能参数进行建模，得到诱导轮模型。

在一种可选的实施方式中，参数获取模块810包括：

流量及转速参数获取模块，用于根据主叶轮的流量参数和转速参数确定所述诱导轮的所述流量参数和所述转速参数；

扬程参数获取模块，用于根据所述诱导轮的必需汽蚀余量、所述主叶轮的必需汽蚀余量及所述诱导轮的安全余量确定所述扬程参数。

在一种可选的实施方式中，设计参数确定模块820包括：

比转速确定模块，用于根据设计所述诱导轮所需的所述流量参数、所述扬程参数和所述转速参数确定所述诱导轮的比转速；

轮毂比确定模块，用于根据所述比转速确定所述诱导轮的扬程系数，并根据所述扬程系数确定所述诱导轮的轮毂比；

轮缘直径确定模块，用于根据预设的所述诱导轮的叶片入口压降系数确定所述诱导轮的流量系数，并根据所述轮毂比、所述流量参数、所述转速参数和所述流量系数确定所述轮缘分流面的直径；

轮毂直径确定模块，用于根据所述轮毂比和所述轮缘分流面的直径确定所述轮毂分流面的直径。

在一种可选的实施方式中，设计参数确定模块820还包括：

中间分流面直径确定模块，用于对所述轮毂分流面的直径和所述轮缘分流面的直径进行插值运算，得到所述中间分流面的直径。

在一种可选的实施方式中，设计参数确定模块820还包括：

入口绝对速度确定模块，用于根据所述轮缘分流面的直径、所述诱导轮的轮毂比和所述诱导轮的所述流量参数确定所述诱导轮的入口绝对速度。

在一种可选的实施方式中，设计参数确定模块820还包括：

圆周速度确定模块，用于根据各所述分流面的直径和所述转速参数确定各所述分流面的圆周速度；

进口相对液流角确定模块，用于根据所述诱导轮的入口绝对速度及各所述分流面的圆周速度确定各所述分流面的进口相对液流角；

出口绝对速度分量确定模块，用于根据预设的水力效率、所述扬程参数和各所述分流面的所述圆周速度确定各所述分流面的出口绝对速度分量；

安放角确定模块，用于根据所述诱导轮的入口绝对速度、所述出口绝对速度分量及各所述分流面的所述圆周速度确定各所述分流面的出口相对液流角，并根据各所述分流面的所述进口相对液流角和所述出口相对液流角确定各所述分流面的安放角；

诱导轮螺距确定模块，用于根据各所述分流面的直径和所述安放角确定各所述分流面的导程，并根据各所述分流面的所述导程及所述诱导轮中叶片的数量确定与各所述分流面对应的所述诱导轮螺距。

在一种可选的实施方式中，设计参数确定模块820还包括：

稠密度确定模块，用于根据所述叶片的翼型弦长和栅距计算所述叶片的稠密度；

叶片包角确定模块，用于根据各所述分流面的所述安放角、所述叶片的稠密度及所述叶片的数量确定各所述分流面的叶片包角；

翼型轴向高度确定模块，用于根据各所述分流面的所述叶片包角和所述导程确定各所述分流面的翼型轴向高度；

圆周方向增量确定模块，用于根据各所述分流面的直径和所述叶片包角确定各所述分流面的翼型圆周方向增量；

翼型弦长确定模块，用于根据各所述分流面的所述翼型轴向高度和所述翼型圆周方向增量确定各所述分流面的翼型弦长；

翼型半径确定模块，用于根据各所述分流面的所述进口相对液流角、所述出口相对液流角和所述翼型弦长确定各所述分流面的所述翼型半径。

在一种可选的实施方式中，设计参数确定模块820还包括：

轮毂最大相对厚度确定模块，用于根据所述轮毂分流面的直径和所述扬程参数确定所述轮毂分流面的翼型最大相对厚度；

轮缘最大相对厚度确定模块，用于根据所述轮缘分流面的翼型弦长确定所述轮缘分流面的翼型最大相对厚度；

中间最大相对厚度确定模块，用于对所述轮毂分流面的翼型最大相对厚度和所述轮缘分流面的翼型最大相对厚度进行插值运算，得到中间分流面的翼型最大相对厚度；

翼型厚度确定模块，用于根据各所述分流面的所述翼型最大相对厚度和水动翼型厚度变化规律确定各分流面的所述翼型厚度。

上述诱导轮参数化设计装置中各模块的具体细节已经在对应的诱导轮参数化设计方法中进行了详细的描述，因此此处不再赘述。

本公开的示例性实施方式还提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有能够实现本说明书上述方法的程序产品。在一些可能的实施方式中，本公开的各个方面还可以实现为一种程序产品的形式，其包括程序代码，当程序产品在电子设备上运行时，程序代码用于使电子设备执行本说明书上述“示例性方法”部分中描述的根据本公开各种示例性实施方式的步骤。该程序产品可以采用便携式紧凑盘只读存储器（CD-ROM）并包括程序代码，并可以在电子设备，例如个人电脑上运行。然而，本公开的程序产品不限于此，在本文件中，可读存储介质可以是任何包含或存储程序的有形介质，该程序可以被指令执行系统、装置或者器件使用或者与其结合使用。

程序产品可以采用一个或多个可读介质的任意组合。可读介质可以是可读信号介质或者可读存储介质。可读存储介质例如可以为但不限于电、磁、光、电磁、红外线、或半导体的系统、装置或器件，或者任意以上的组合。可读存储介质的更具体的例子（非穷举的列表）包括：具有一个或多个导线的电连接、便携式盘、硬盘、随机存取存储器（RAM）、只读存储器（ROM）、可擦式可编程只读存储器（EPROM或闪存）、光纤、便携式紧凑盘只读存储器（CD-ROM）、光存储器件、磁存储器件、或者上述的任意合适的组合。

计算机可读信号介质可以包括在基带中或者作为载波一部分传播的数据信号，其中承载了可读程序代码。这种传播的数据信号可以采用多种形式，包括但不限于电磁信号、光信号或上述的任意合适的组合。可读信号介质还可以是可读存储介质以外的任何可读介质，该可读介质可以发送、传播或者传输用于由指令执行系统、装置或者器件使用或者与其结合使用的程序。

可读介质上包含的程序代码可以用任何适当的介质传输，包括但不限于无线、有线、光缆、RF等等，或者上述的任意合适的组合。

可以以一种或多种程序设计语言的任意组合来编写用于执行本公开操作的程序代码，程序设计语言包括面向对象的程序设计语言—诸如Java、C#、C++等，还包括常规的过程式程序设计语言—诸如“C”语言或类似的程序设计语言。程序代码可以完全地在用户计算设备上执行、部分地在用户设备上执行、作为一个独立的软件包执行、部分在用户计算设备上部分在远程计算设备上执行、或者完全在远程计算设备或服务器上执行。在涉及远程计算设备的情形中，远程计算设备可以通过任意种类的网络，包括局域网（LAN）或广域网（WAN），连接到用户计算设备，或者，可以连接到外部计算设备（例如利用因特网服务提供商来通过因特网连接）。

本公开的示例性实施方式还提供了一种能够实现上述方法的电子设备。下面参照图9来描述根据本公开的这种示例性实施方式的电子设备900。图9显示的电子设备900仅仅是一个示例，不应对本公开实施方式的功能和使用范围带来任何限制。

如图9所示，电子设备900可以以通用计算设备的形式表现。电子设备900的组件可以包括但不限于：至少一个处理单元910、至少一个存储单元920、连接不同系统组件（包括存储单元920和处理单元910）的总线930和显示单元940。

存储单元920存储有程序代码，程序代码可以被处理单元910执行，使得处理单元910执行本说明书上述“示例性方法”部分中描述的根据本公开各种示例性实施方式的步骤。例如，处理单元910可以执行图2中的方法步骤。存储单元920可以用于存储设计诱导轮所需的流量参数、扬程参数和转速参数及用于建立诱导轮模型的诱导轮的几何参数和性能参数等，本公开对此不做限定。

存储单元920可以包括易失性存储单元形式的可读介质，例如随机存取存储单元（RAM）921和/或高速缓存存储单元922，还可以进一步包括只读存储单元（ROM）923。

存储单元920还可以包括具有一组（至少一个）程序模块925的程序/实用工具924，这样的程序模块925包括但不限于：操作系统、一个或者多个应用程序、其它程序模块以及程序数据，这些示例中的每一个或某种组合中可能包括网络环境的实现。

总线930可以为表示几类总线结构中的一种或多种，包括存储单元总线或者存储单元控制器、外围总线、图形加速端口、处理单元或者使用多种总线结构中的任意总线结构的局域总线。

电子设备900也可以与一个或多个外部设备1000（例如键盘、指向设备、蓝牙设备等）通信，还可与一个或者多个使得用户能与该电子设备900交互的设备通信，和/或与使得该电子设备900能与一个或多个其它计算设备进行通信的任何设备（例如路由器、调制解调器等等）通信。这种通信可以通过输入/输出（I/O）接口950进行。并且，电子设备900还可以通过网络适配器960与一个或者多个网络（例如局域网（LAN），广域网（WAN）和/或公共网络，例如因特网）通信。如图所示，网络适配器960通过总线930与电子设备900的其它模块通信。应当明白，尽管图中未示出，可以结合电子设备900使用其它硬件和/或软件模块，包括但不限于：微代码、设备驱动器、冗余处理单元、外部磁盘驱动阵列、RAID系统、磁带驱动器以及数据备份存储系统等。

通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员易于理解，这里描述的示例实施方式可以通过软件实现，也可以通过软件结合必要的硬件的方式来实现。因此，根据本公开实施方式的技术方案可以以软件产品的形式体现出来，该软件产品可以存储在一个非易失性存储介质（可以是CD-ROM，U盘，移动硬盘等）中或网络上，包括若干指令以使得一台计算设备（可以是个人计算机、服务器、终端装置、或者网络设备等）执行根据本公开示例性实施方式的方法。

此外，上述附图仅是根据本公开示例性实施方式的方法所包括的处理的示意性说明，而不是限制目的。易于理解，上述附图所示的处理并不表明或限制这些处理的时间顺序。另外，也易于理解，这些处理可以是例如在多个模块中同步或异步执行的。

应当注意，尽管在上文详细描述中提及了用于动作执行的设备的若干模块或者单元，但是这种划分并非强制性的。实际上，根据本公开的实施方式，上文描述的两个或更多模块或者单元的特征和功能可以在一个模块或者单元中具体化。反之，上文描述的一个模块或者单元的特征和功能可以进一步划分为由多个模块或者单元来具体化。

本领域技术人员在考虑说明书及实践这里申请的发明后，将容易想到本说明书的其它实施方案。本说明书旨在涵盖本说明书的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本说明书的一般性原理并包括本说明书未申请的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本说明书的真正范围和精神由下面的权利要求指出。

应当理解的是，本说明书并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本说明书的范围仅由所附的权利要求来限制。

以上所述仅为本说明书的较佳实施例而已，并不用以限制本说明书，凡在本说明书的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本说明书保护的范围之内。

Claims (10)

1.一种诱导轮参数化设计方法，其特征在于，包括：

获取设计诱导轮所需的流量参数、扬程参数和转速参数；

基于所述流量参数、所述扬程参数和所述转速参数确定所述诱导轮的几何参数和性能参数；其中，所述诱导轮包括多个分流面；所述几何参数至少包括各所述分流面的直径、翼型半径、翼型厚度及诱导轮螺距，所述性能参数包括所述诱导轮的入口绝对速度；

利用所述几何参数和所述性能参数进行建模，得到诱导轮模型。

2.根据权利要求1所述的诱导轮参数化设计方法，其特征在于，所述获取设计诱导轮所需的流量参数、扬程参数和转速参数，包括：

根据主叶轮的流量参数和转速参数确定所述诱导轮的所述流量参数和所述转速参数；

根据所述诱导轮的必需汽蚀余量、所述主叶轮的必需汽蚀余量及所述诱导轮的安全余量确定所述扬程参数。

3.根据权利要求1所述的诱导轮参数化设计方法，其特征在于，各所述分流面的直径包括轮缘分流面的直径和轮毂分流面的直径；

所述基于所述流量参数、所述扬程参数和所述转速参数确定所述诱导轮的几何参数，包括：

根据设计所述诱导轮所需的所述流量参数、所述扬程参数和所述转速参数确定所述诱导轮的比转速；

根据所述比转速确定所述诱导轮的扬程系数，并根据所述扬程系数确定所述诱导轮的轮毂比；

根据预设的所述诱导轮的叶片入口压降系数确定所述诱导轮的流量系数，并根据所述轮毂比、所述流量参数、所述转速参数和所述流量系数确定所述轮缘分流面的直径；

根据所述轮毂比和所述轮缘分流面的直径确定所述轮毂分流面的直径。

4.根据权利要求3所述的诱导轮参数化设计方法，其特征在于，各所述分流面的直径还包括位于所述轮毂分流面和所述轮缘分流面之间的中间分流面的直径，所述方法还包括：

对所述轮毂分流面的直径和所述轮缘分流面的直径进行插值运算，得到所述中间分流面的直径。

5.根据权利要求3所述的诱导轮参数化设计方法，其特征在于，所述基于所述流量参数、所述扬程参数和所述转速参数确定所述诱导轮的性能参数，包括：

根据所述轮缘分流面的直径、所述诱导轮的轮毂比和所述诱导轮的所述流量参数确定所述诱导轮的入口绝对速度。

6.根据权利要求5所述的诱导轮参数化设计方法，其特征在于，所述基于所述流量参数、所述扬程参数和所述转速参数确定所述诱导轮的几何参数，包括：

根据各所述分流面的直径和所述转速参数确定各所述分流面的圆周速度；

根据所述诱导轮的入口绝对速度及各所述分流面的圆周速度确定各所述分流面的进口相对液流角；

根据预设的水力效率、所述扬程参数和各所述分流面的所述圆周速度确定各所述分流面的出口绝对速度分量；

根据所述诱导轮的入口绝对速度、所述出口绝对速度分量及各所述分流面的所述圆周速度确定各所述分流面的出口相对液流角，并根据各所述分流面的所述进口相对液流角和所述出口相对液流角确定各所述分流面的安放角；

根据各所述分流面的直径和所述安放角确定各所述分流面的导程，并根据各所述分流面的所述导程及所述诱导轮中叶片的数量确定与各所述分流面对应的所述诱导轮螺距。

7.根据权利要求6所述的诱导轮参数化设计方法，其特征在于，所述基于所述流量参数、所述扬程参数和所述转速参数确定所述诱导轮的几何参数，包括：

根据所述叶片的翼型弦长和栅距计算所述叶片的稠密度；

根据各所述分流面的所述安放角、所述叶片的稠密度及所述叶片的数量确定各所述分流面的叶片包角；

根据各所述分流面的所述叶片包角和所述导程确定各所述分流面的翼型轴向高度；

根据各所述分流面的直径和所述叶片包角确定各所述分流面的翼型圆周方向增量；

根据各所述分流面的所述翼型轴向高度和所述翼型圆周方向增量确定各所述分流面的翼型弦长；

根据各所述分流面的所述进口相对液流角、所述出口相对液流角和所述翼型弦长确定各所述分流面的所述翼型半径。

8.根据权利要求7所述的诱导轮参数化设计方法，其特征在于，所述基于所述流量参数、所述扬程参数和所述转速参数确定所述诱导轮的几何参数，包括：

根据所述轮毂分流面的直径和所述扬程参数确定所述轮毂分流面的翼型最大相对厚度；

根据所述轮缘分流面的翼型弦长确定所述轮缘分流面的翼型最大相对厚度；

对所述轮毂分流面的翼型最大相对厚度和所述轮缘分流面的翼型最大相对厚度进行插值运算，得到中间分流面的翼型最大相对厚度；

根据各所述分流面的翼型最大相对厚度和水动翼型厚度变化规律确定各所述分流面的翼型厚度。

9.一种诱导轮参数化设计装置，其特征在于，包括：

参数获取模块，用于获取设计诱导轮所需的流量参数、扬程参数和转速参数；

设计参数确定模块，用于基于所述流量参数、所述扬程参数和所述转速参数确定所述诱导轮的几何参数和性能参数；其中，所述诱导轮包括多个分流面；所述几何参数至少包括各所述分流面的直径、翼型半径、翼型厚度及诱导轮螺距，所述性能参数包括所述诱导轮的入口绝对速度；

模型生成模块，用于利用所述几何参数和所述性能参数进行建模，得到诱导轮模型。

10.一种电子设备，其特征在于，包括：

处理单元；以及

存储单元，用于存储所述处理单元的可执行指令；

其中，所述处理单元配置为经由执行所述可执行指令来执行权利要求1-8任一项所述的诱导轮参数化设计方法。