GypsLyon设计日志难点.docx

GypsLyon Hydraulic使用说明前言GypsLyon全名General Impeller Product Solution & Liquid Interaction Oriental Nexus，其主要的用途是加快水泵及增压器离心叶轮设计的速度和精度。作为一款个人研发软件，GypsLyon并不具备其他商用软件所拥有的精美界面，但是其功能却简单易用，运算手段复杂多变，科学理论基础强大。目前，GypsLyon拥有三个模块，分别称为GypsLyon Hydraulic、GypsLyon Compressor和GypsLyon Engine，分别用于离心泵、增压器和柴油机设计计算，三者内核不同，使用方法也是各具特色，下面我将一一介绍。-一、GypsLyon HydraulicGypsLyon Hydraulic主要用于离心泵叶轮的设计工作，同时她也包含叶轮性能预测和不规则截面蜗壳设计。图一、主界面点击按钮Start开始计算，save用于最后结果保存，如果需要放弃计算，请点击右上角关闭。点击Start之后，就会进入计算界面，计算界面是GypsLyon的主要工作区域，分为六大部分：1、 Basic Data叶轮基本参数2、 Shape Data 基线形状参数3、 Leaves Angle叶片倾角4、 Fitting空间流线迭代拟合5、 Result结果参数6、 Volute蜗壳设计、性能预测 其中Load Data按钮和Confirm Input按钮是唯一的，应当频繁使用。图二、计算界面Basic Data叶轮基本参数界面，首先点击Load Data，对于没有设计经验的人，这个按钮重读了上次计算的输入参数，可做参照。Impeller Diameter代表叶轮基线外径，Resistance factor代表出口阻力系数，Capacity代表Single流道流量，Rotor Speed代表叶轮转速。其中出口阻力系数可以借用上次输入数值，通过计算结果情况进行修正。基线形状参数界面是GypsLyon离心叶轮的基础，通过基线确立，GypsLyon通过单直角网格的手段，实现叶轮径向流道的预测和衍生。图三、计算界面Shape DataDiameter Factor代表基线首位横坐标的变化，参数越大基线越长；Flowidth Factor代表基线纵坐标的变化，参数越大基线越高；Leaves Number和Total Thickness这两个参数决定叶片数量、影响排挤系数；最后Line Mode代表基线线型，影响弯曲程度。在基线形状设计中，使用者首先要控制叶轮基线横向长度，最好是将基线终点无限靠近叶轮中轴而不使其穿越。对于水泵来说，由于液体密度较为稳定，因此不需要一定的回转半径从而获得压力维持叶轮进口宽度；而对增压器压气机来说，情况就彻底不同了。图四、径向流道Phase Curve通过Show Phase Curve按钮，我们可以直接观察基线以及流道情况，若有问题可以随时调节基线形状，从而进行整改。由于GypsLyon基于高雷诺数理论开发，因此径向流道可以根据流线分布进行分割，从而实现沿着流线分割流量、沿着势线分割扬程两大功能，构成了等流线和等势面相结合的设计理念。图五、计算界面Leaves Angle界面中的Leaves Angle 117代表这些等势面下基线空间叶片角的分布。叶片角的分布原则上是允许用户任意选取，但是由于水泵离心叶轮、增压器压气机叶轮以及其他类型叶轮特性迥异，对于离心叶轮的叶片角，取值1530为宜，同时对117等势面叶片夹角取值相同。取值方面，针对流量较大，扬程较低的离心泵，叶片夹角取值尽量偏小，这样取值除了可以大大增加叶轮出口水力效率，减小对蜗壳扩压、效率回收的依赖；也同时减小了叶轮入口绝对流速U，优化叶轮气蚀性能，以获得更大的吸程；更重要的是将叶片延长，有效减少叶轮叶片数量，增大流通能力（这是目前一些污水、渣水泵的设计策略）。相反、叶片夹角取值增大，相同直径下的叶轮总压增大，叶轮出口水力效率下降，叶轮出口绝对速度夹角减小，这时蜗壳设计十分重要，需要充分扩压来回收速度压，所幸由于减小，蜗壳设计相对容易（增压器压气机很大，设计蜗壳需要配合导叶缩小）。图六、计算界面FittingFitting界面主要用于各条流线空间叶片角的迭代拟合，目的是在固定径向流道下实现静压力平衡，消除叶轮工作状态下二次流的出现。其中Resistance Reduction参数控制不同等势面下流道阻力系数的变化量，以此实现流道截面积的微调；Fitting Scale参数代表迭代步长、拟合幅度，数值越小步长越大，一旦发生不收敛的情况，就会跳出出错界面，软件强制退出。图七、俯视流道Plain Curve迭代拟合完毕以后，用户可以Show Plain Curve，观察流道俯视情况。一般情况Plain Curve不会出现问题，只要Phase Curve计算无误，叶片夹角合理，拟合精度控制合适。图八、计算界面ResultResult界面显示计算结果，主要包含Total Capacity总体流量，Total Head总扬程，Static Head静扬程，Outflow Speed出口流速，Hydraulic Efficiency水力效率。图九、绝对流速Absolute Speed除此以外，Result界面还包含Absolute Speed和Radius Speed两张图表，清晰地表明了叶轮流道内的速度变化。线性单值的速度变化能使叶轮稳定地运转，有效减小水力部件上的噪音、振动。图九、径向流速Radius Speed图十、计算界面VoluteVolute界面是GypsLyon Hydraulic计算的尾声，其中Volute Inlet蜗壳进口宽度参数一般选取叶轮出口宽度的1.2倍左右，当然针对输送介质固体颗粒较大的离心泵来说，可以适当加大。对于目前蜗壳设计来说，动压回收率基本保持在93.75%*（Cu/U）2左右，这个数值蜗壳大小比较、空间布置比较合理。后续三个参数Capacity、Head(min)、Head(max)用于叶轮性能预测，结果只能