叶轮水力设计软件图例
基于SolidWorks离心泵扭曲叶片三种精确建模方法_严建华
摘 要：介绍了基于 SolidWorks 对离心泵扭曲叶片三种精确建模方法。利用该方法可以精确地获得离心泵叶片的三
维模型，供三维成型打印机快速造型和 CFD 流场分析，也可应用于数控机床对叶片表面进行精确数控加工，以确保叶
片表面各型线与设计数据完全一致。
关键词：水泵扭曲叶片; 三维精确建模
中图分类号：TP 391.7
数控加工工艺与编程等。 收稿日期：2014- 07- 29
168 机械工程师 2014 年第 11 期
168 D190.0 37
D345.0
制造业信息化
仿真 / 建模 / CAD/ CAM/ CAE/ CAPP MANUFACTURING INFORMATIZATION
R204.5 R35.0
36.1 85.0°
前视面 轴面截线
轴面截线 旋转曲面
粘贴叶片 剪裁图
过角度线作与旋 转曲面的垂直面
图 4 第 1 至第 4 步旋转曲面与垂直平面作图过旋转后的 空间曲线
交叉曲线
图 5 叶片工作面空间交叉曲线作图过程
3D 样条线
3）过空间曲线两端点分别作 2 条 3D 样条线；以 2 条 3D 样条线为引导线进行“放样曲面”形成叶片工作面三 维图，以同样作图方法作出叶片背面三维图（图 9）。
170 机械工程师 2014 年第 11 期
R110.0 91.0° 10121212121212
1 23 4 5 67 85
120′ 130′ 110′ 100′ 90′ 80′ 70′
60′
50′
40′
30′ 20′ 10′ 0°
130 120 110 100 90 80 70 60
50 40 30 20 10 0
诱导轮水力设计及其CAD软件开发
（ 5）
由 Dtanβ = const 得， 轮毂进口叶片安放角为： β h1 = arctan（ D y1 tanβ y1 ） d h1 （ 16 ）
（ 6） （ 7） 式中
出口平均有效直径叶片安放角为 ： β2 = β' 2 + Δβ2 β' 2 = arctan [ ν m2 / （ u2 － ν u2 ） ]
50
FLUID MACHINERY
Vol. 39 ， No. 7 ， 2011
文章编号： 1005 － 0329 （ 2011 ） 07 － 0050 － 05
诱导轮水力设计及其 CAD 软件开发
1 1 2 1 1 庄宿国 ， 刘厚林 ， 俞志君 ， 谈明高 ， 杨东升
（ 1． 江苏大学， 江苏镇江 212013 ； 2． 江苏振华泵业制造有限公司 ， 江苏姜堰 225500 ） 摘 要： 系统阐述了诱导轮的基本理论与结构特点 ， 改进了诱导轮的水力设计方法 。 采用 5 个翼型来设计诱导轮叶
［4 ］
。叶
在诱导轮的型线设计中， 有等螺距和变螺距 两种情况。等螺距诱导轮由于进出口角度相等， 翼型骨线为直线。变螺距诱导轮翼型骨线采用圆 ［1 ］ 弧骨线 ， 如图 1 所示。
图2
程序流程示意
3． 3
图1 圆弧翼型骨线示意
软件开发步骤 （ 1 ） 建立 ARX 应用程序的工程文件， 工程名
翼型曲率半径为： R= l β2 － β1 2sin 2 （ 22 ）
［10 ］
。
诱导轮设计的原则是使诱导轮产生的扬程能 够满足叶轮入口的能量要求， 从而来提高泵的汽
收稿日期： 2010 － 12 － 28 基金项目： 江苏省科技型企业技术创新资金项目 （ SBC200910518 ） ； 科技部科技型中小企业技术创新基金项目（ 09C26113201105 ）
消防泵叶轮水力CAD系统的开发
一、引言消防泵的核心部件是叶轮，叶轮设计的好坏关系到整机的工作性能和利用寿命。
可是，叶轮水力设计需要大量复杂的计算、比较和反复修改，工作量大，设计周期长。
因此，踊跃开发研究适合于消防泵的水力CAD(运算机辅助设计)系统不仅能够减少设计工作量，提高开发速度和质量，而且对推动消防泵叶轮的设计具有重要的理论意义和实际应用价值。
二、开发工具选择目前，在CAD软件市场中，可供作CAD系统支持环境、并提供开发环境与工具的CAD软件产品很多[1]，高级的有I—DEAS、Pro/E、UG等;中档的有Solid Works、MDT等;低档的有AutoCAD等。
其中，Autodesk 公司推出的AutoCAD能够称得上是最成功和最有阻碍力的运算机辅助设计软件之一。
它具有价钱合理、利用方便、体系结构开放、通用性好等优势，深受广大工程技术人员的欢迎，在国内外取得了普遍的应用。
AutoCAD目前己由最初的版本达到了AutoCAD 2004，其二次开发的工具也在不断地更新和增多，给用户加倍自由的选择，因此，如何选择适合的开发工具就成了一个需要解决的问题。
由于科学技术的进展和软件开发水平的提高，利用Auto LISP和ADS开发工具的用户已愈来愈少，而目前利用比较多的是ARX、VB、VBA及Visual LISP四种开发工具(这四种开发工具的比较见表1)。
表1 四种开发工具的比较在上述四种开发工具中，由于ARX是基于Visual C++平台的，与VB、VBA一样，它们都自带大量的可视化的编程控件，如此在软件开发时，人机交互界面的设计加倍方便和快捷，从而使开发出的软件加倍具有个性，而Visual LISP在这方面就显得有所欠缺。
尤其是在软件开发中若是需要和数据库接口时，ARX、VB和VBA工具中都有专用的数据库控件可直接选用，能够省去很多繁琐的工作。
ARX尽管功能壮大，运行速度快，可是语言复杂，难于把握。
若是程序中未能正确处置Windows编程中的一个细节，那么应用程序、开发环境和整个 Windows都有可能瘫痪。
毕业设计(论文)-基于PROE离心泵叶轮三维建模及流场数值模拟分析模板
摘要本文将曲面造型与数值计算有机的结合在一起应用到离心泵叶轮的设计中。
采用二维造型得到计算区域，通过对离心泵叶轮内部流场的数值计算与分析，得到较好的离心泵叶轮。
本文主要对离心泵叶轮的计算公式进行研究，并对离心泵叶轮的尺寸进行计算。
建立了一个叶轮轴面投影图，为叶轮的绘型做准备。
选择一种适合的绘型方法，完成离心泵叶轮的绘型。
最后再利用PRO/E软件建立离心泵叶轮的三维实体模型,即完成了在PRO/E中的三维建模。
为了方便流场数值的模拟分析，使用Gambit软件对所得的三维模型进行划分网格，运用fluent软件做出边界条件并计算，再使用fluent软件对所设计的离心泵叶轮内三维流场进行了数值模拟，并对计算结果进行了分析。
而后采用基于标准k一e湍流模型来求解，在非结构化网格中，采用基于有限元的有限体积法对方程进行离散，用压力校正法进行数值求解。
利用湍流模拟结果，分析了离心泵叶轮进口边位置对泵性能的影响。
由于采用了多种求解方法和多重网格加速收敛技术，因而fluent能达到最佳的收敛速度和求解精度。
本文结合实例和经验，通过对离心泵叶轮CFD计算结果的分析，说明所设计的叶轮是成功的。
关键词：离心泵叶轮；PRO/E；三维建模；数值模拟；计算流体动力学（CFD）Title Based on PRO / E centrifugal impeller three-dimensional modeling and numerical simulationAbstractThis article will surface modeling and numerical computation applied to the organic combination of centrifugal pump design. Be calculated using two-dimensional modeling area, through the centrifugal pump impeller Numerical calculation and analysis, get a better pump impeller.In this paper, the formula for centrifugal pump impeller to study, and calculated the size of centrifugal pump impeller. The establishment of a leaf axle plane projection, the drawing of the impeller to prepare. Select the drawing of a suitable method to complete the drawing of centrifugal pump impeller. Finally, using PRO / E software to establish the three-dimensional solid model centrifugal pump impeller, which was completed in PRO / E in the three-dimensional modeling.In order to facilitate numerical simulation analysis,the use of proceeds Gambit software mesh three-dimensional model,using fluent software to make the boundary conditions anf calculate,and then use software designed for fluent centrifugal pump impeller flow field is numerically simulation and calculation results are analyzed. Then based on the standard k a e turbulence model to solve, in the unstructured grid, finite element based finite volume method to discretize the equations using the numerical solution of the pressure correction method. Turbulence simulation using the results of analysis of a centrifugal pump impeller inlet side of the pump performance of the location. As a result of a variety of multi-grid solution method and the accelerating convergence technology, which can achieve the best fluent convergence speed and solution accuracy.In this paper, examples and experience, through the centrifugal pump impeller CFD analysis results, indicating that the impeller is successful. Keywords: centrifugal pump impeller; PRO / E; three-dimensional modeling; numerical simulation; computational fluid dynamics (CFD)目录基于PRO/E离心泵叶轮三维建模及流场数值模拟分析第一章绪论1.1论文研究的背景：泵广泛应用于国民经济的各个部门，它的技术性能对各相关行业影响巨大，长期以来采用“手工设计一样机生产一样机测试一设计修改”的生产路线，其不仅研制开发费用高，而且周期很长。
单级双吸离心泵叶轮三维水力模型的建立及水力分析
第50卷第5期农业工程与装备2023年10月V ol.50No.5 AGRICULTURAL ENGINEERING AND EQUIPMENT Oct. 2023韩业翔1，杨文敏1*，陈冰2，冯少生2(1.湖南农业大学机电工程学院，湖南长沙410128；2.湖南天一奥星泵业有限公司，湖南平江410400)摘要：为提高离心泵叶轮扭曲叶片的曲面质量，改善离心泵的水力性能，以TSY150-200型单级双吸离心泵的叶轮为例，采用保角变换法的逆向思维，利用SolidWorks的3D草图功能，直接绘制叶片的空间流线和空间截线，利用曲线和曲面质量检测、调整工具，检查其曲率、拐点等参数，并通过控标进行调整，以保证曲线和曲面的质量。
最后使用ANSYS CFX对离心泵的全流域进行CFD分析，内部流动状态表明使用该造型方法得到的叶轮叶片具有良好的曲面质量。
关键词：离心泵叶轮；扭曲叶片；保角变换法；数值模拟中图分类号：TH311文献标志码：A文章编号：2096–8736(2023)05–0014–04Establishment and hydraulic analysis of a three-dimensional hydraulic model for the impeller of a single stage double suction centrifugal pump HAN Yexiang1，YANG Wenmin1*，CHEN Bing2，FENG Shaosheng2(1.College of Mechcmical and Electrical Engineering, Hunan Agriculture University, Changsha,Hunan 410128, China;Hunan Tianyi Aoxing Pump Industry Co., Ltd, Pingjiang, Hunan 410400, China) Abstract: In order to improve the surface quality of the twisted blades of a centrifugal pump and enhance its hydraulic performance, the impeller of the TSY150-200 single-stage double-suction centrifugal pump was studied. This paper uses the reverse thinking of conformal transformation method and the 3D sketch function of SolidWorks to draw the spatial streamline and spatial transect of the blade. The curvature, inflection point and other parameters of curves and surfaces are checked by means of quality detection and adjustment tools to ensure the quality of curves and surfaces. Finally, the entire flow field of the centrifugal pump is analyzed using ANSYS CFX for CFD analysis, and the internal flow state indicates that the impeller blades obtained through this shaping method have excellent surface quality.Keywords: centrifugal pump impeller; twisted blades; conformal transformation method; numerical simulation叶轮是离心泵进行能量转换的核心部件， 叶片曲面的光顺程度与叶轮的过水能力息息相关，进而直接影响着离心泵的水力性能[1]。
水轮机水力设计10-计算机辅助设计及CFD
基于CFD水力机械水力设计一般过程 水力机械转轮的计算机辅助设计（CAD） 水力机械优化设计算例
水力机械传统水力设计法一般流程
不满足设计要求 1. 根据设 计要求进 行初步设 计 2. 以一元 和二元理 论为主进 行水力设 计 3. 以经验 公式进行 水力设计 的修改
dM d r tan
Thickness View
Auxiliary View
Blade to Blade View
Auxiliary View
截面（流面）
Meridional View
Angle View
Thickness View
如何从木模图
bladegen文件
iges
1. Hub 2. Shroud
3. Blade
从BladeGen
造型软件和网格划分
水轮机水力优化设计算例
工程背景： 轴流定浆式水轮机，转轮直径 1m，机组要求最大出力320kW，机组最高 水头hmax=7.2m，设计水头H=6.5m。 由于该机组结构设计时，原有水力设计的 流道，包括固定导叶，活动导叶，尾水管， 导致机组最大出力只有240kW。 要求在新流道的机组上，优化设计，使最 大出力达到320kW。
6199 9.8
4292 .44 2157 .47 5596 .31 6377 .43 285. 52 6.10 5.35 85.2 6 97.1 4
66999. 8
4686.7 2 2248.7 6 5700.6 6 7071.9 6 316.61 6.60 5.80
73999. 8
5637.4 4 2665.2 4 5837.6 5 8005.9 9
水力部件三维造型方法
水力部件三维造型方法1圆柱形叶片1.1思路分析通常叶轮叶片的设计资料都是二维图纸（如AutoCAD 文件），我们要做的就是把数据导入NX中，圆柱形叶片比扭曲叶片的易画之处就在于，可以直接拉伸叶片横截面，然后用周面投影图去截取，具体步骤按如下所述。
图2-1-1 叶轮水力图1.2新建NX文件[1] 在菜单栏中，选【文件】→【新建】[2] 在对话框中选择：“单位”：毫米；“模板”：模型；“名称”：yzyp.prt；“文件夹”：X：\NX\chapter1.1\ （可自定，注意，设定文件夹路径时，路径中不得有中文，且文件名也不得为中文，否则就出现错误）。
[3] 确定。
·i·1.3导入叶片型线按照NX的要求，把二维水力图中的数据在数据文件中编辑成如下格式的文本文件，见图2-1-2。
每行为一个点的坐标X坐标值Y坐标值Z坐标值图2-1-2曲线坐标点的数据文件格式文件中的三列数据分别X、Y、Z坐标值，每行为一个点的坐标值。
本例中已经预备了必要的数据文本文件，分别是：工作面型线-yzg.dat，背面型线-yz.dat。
NX默认的数据文件扩展名为“.dat”。
以下是导入曲线的操作过程：[1] 在菜单栏，选【插入（S）】→【曲线（C）】→【样条（S）】。
[打开“样条”对话框，见图2-1-3（a）。
][2] {选择样条创建方法|}在“样条”对话框中，选【通过点】按钮。
[打开“通过点生成样条”对话框。
][3] {指定样条参数|}在“通过点生成样条”对话框中，“曲线类型”选项为：多段；“曲线阶次”选项为：3；选【文件中的点】按钮。
[打开“点文件”对话框，见图2-1-3（b）。
][4] {选择点文件|}在“点文件”对话框中，选择存放本例数据文件的文件夹[Samples\chpater1.1\dat\]，选yzg.dat（工作面型线）。
“输入坐标”选项为：绝对。
点击【确定】，返回“通过点生成样条”对话框。
[5] 在“通过点生成样条”对话框中，点击【确定】。
离心泵叶轮水力设计
设计题目：离心泵叶轮水力设计设计参数：流量0.1m3/s，扬程71.5m，转速1450rpm比转速：68.07目录一、已知设计参数二、速度系数法1.计算泵的比转速2.计算泵的进出口直径4. 计算叶轮进口直径D j5. 确定叶轮进口流速4. 确定叶轮叶片数z和叶片包角5. 确定叶轮叶片的出口安放角6. 确定叶轮外径D2及叶片厚度7. 确定叶轮出口轴面流速8. 确定叶轮出口宽度b29. 绘制叶轮的轴面投影图，检查过流面积变化10. 做叶片进口边11. 绘制轴面液流的流线（分流线） 三、 叶轮叶片的绘型1. 掌握方格网绘型的过程2. 掌握叶片木模图绘制过程3. 绘制木模图一、已知设计参数流量：Q=0.1m ³/s 扬程：H=71.5m 转速：n=1450rpm二、速度系数法1. 计算泵的比转速根据比转速公式s n ==435.711.0145065.3⨯⨯=68.07 故泵的水力方案为：单级单吸式离心泵。
2确定泵的总体结构形式进出口直径泵吸入口直径 泵的吸入口直径由合理的进口流速确定，而泵的入口流速一般为3m s 。
暂取2.7m s 泵的吸入口直径按下式确定S D =πs 4υQ =π⨯⨯7.21.04= 217mm取标准值220mm泵的排出口直径为D d = 0.8D s =220mm （因设计的泵扬程较低） t D —泵吸入口直径s D —泵排出口直径将选定的标准值代入上式，得泵的进出口流速为2.63m s 。
5确定比转速s n 和泵的水力方案根据比转速公式s n ==435.711.0145065.3⨯⨯=68.07 根据以往的运行经验。
依算得的s n =68.07，宜采用单级单吸的水力结构方案。
6估算泵的效率和功率查《泵的理论和设计》手册，根据经验公式得a 水力效率计算10.0835lg h η=+314501.0lg 0835.01+=0.884 取h η=0.88 b 容积效率23110.68v s n η-=+=3207.6868.011-⨯+=0.961取v η=0.96c 圆盘损失效率 76110.07()100m s n η=-=8710007.68107.01）（-=0.89 d 机械效率假定轴承填料损失约为2% ，则m η=0.89×0.98=0.87 f 总效率m v h ηηηη= =0.87×0.96×0.88=0.73 g 轴功率1000rQH N η==73.010005.711.0100081.9⨯⨯⨯⨯=96.08KW h 计算配套功率'N =KN=1.2×68.7=115.3KW K 取1.27叶轮主要参数的选择和计算叶轮主要几何参数有叶轮进口直径0D 、叶片进口直径1D 、叶轮轮毂直径h d 、叶片进口角1β、叶轮出口直径2D 、叶轮出口宽度2b 、叶片出口角2β和叶片数Z 。