本发明属于叶片泵水力模型设计，具体涉及一种高性能水力模型设计方法。
背景技术：
1、叶片泵因其应用领域广泛、存在量大，其性能的优劣对运行品质和节能减排起决定性作用。如何设计出满足要求的高性能叶片泵水力模型，一直是叶片泵设计人员追求和关注的重要命题之一。叶片泵因其结构和内流的复杂性，有效和可操作的优化设计方法是研究人员和工程设计人员探索的焦点。
2、针对性能水力模型的优化设计问题，许多科研人员做出了大量研究。现有技术中，申请号cn201810163423.3的专利技术，提出了一种离散样本统计与鲁棒性衡量函数结合的设计方法，可得到边界条件范围内最优解，实现对混流泵的优化设计的目的；申请号cn201910179624.7的专利技术，提出了一种混流泵空间导叶多工况优化设计方法，通过选取空间导叶进口安放角、导叶扩散角、导叶叶片包角这3个几何参数作为优化变量，对不同叶轮叶片安放角下混流泵加权平均最高效率作为优化目标以及采用权重因子，建立优化数学模型，结合遗传算法对函数关系式实现水力模型的优化。
3、上述方法主要针对水力模型外特性特征对水力模型性能优化，对于内流场不良流动现象的控制和叶轮-压水室的水力匹配性未做考虑。基于此，本发明提出了一种高性能水力模型设计方法。
技术实现思路
1、为解决上述的技术问题，本发明提供一种高性能水力模型设计方法。
2、为实现上述发明目的，本发明所采用的技术方案是：一种高性能水力模型设计方法，根据泵设计参数设计叶片泵水力模型，计算水力模型外特性和内部流场，获取叶轮、压水室高效点与设计点匹配性关系及内流场分布情况；定性判断叶轮和压水室匹配性，确定水力模型调整参数的调整方向；结合水力模型流场计算结果，微调水力模型几何尺寸，得到优化的叶片泵水力模型。
3、优选的，定性判断叶轮和压水室匹配性，水力模型调整参数的调整方向：
4、根据叶轮和压水室的效率曲线和扬程损失曲线，根据高效点位置和扬程损失大小确定水力模型调整方向，使叶轮和压水室的高效点靠近设计点，且满足叶轮和压水室的损失扬程小；
5、若叶轮转化效率的高效点对应的流量q1小于设计流量qd，则调整参数朝向高于流量q1的方向调整；反之，朝向低于流量q1的方向调整；
6、若导叶转化效率的高效点对应的流量q2小于设计流量qd，则调整参数朝向高于流量q2的方向调整；反之，朝向低于流量q2的方向调整。
7、优选的，根据内流场液流角和叶轮、导叶叶片进出口安放角的关系，对叶片几何参数进行调整。
8、优选的，水力模型的几何尺寸包括进出口直径、叶轮出口宽度、叶片进出口角和叶片包角。
9、优选的，定性判断叶轮和压水室匹配性，确定水力模型调整参数的调整方向：根据调整方向调整敏感度大的几何尺寸参数，包括叶轮出口宽度。
10、优选的，微调水力模型几何尺寸：调整敏感度小的几何尺寸参数，包括叶片包角、进口安放角。
11、优选的，叶轮转化效率计算方法如下：
12、
13、其中，ηimp为叶轮效率；pimp-out为叶轮出口总压；pin为水力模型进口总压；q为流出水力模型实际流量；p为输入叶轮功率；
14、导叶转化效率计算方法如下：
15、
16、其中，ηdif为压水室效率；pdif-out为压水室出口总压。
17、优选的，损失扬程计算方法如下：
18、
19、
20、其中，δhimp为叶轮损失扬程；δhdif为压水室损失扬程；ρ为介质密度；g为重力加速度。
21、与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
22、本发明的方法将内流场特性和外特性匹配性结合，采用内流场不良流动现象的控制和叶轮-压水室的水力匹配性多维度优化思路，将内流场和外特性结果相结合，形成水力模型性能的综合表征方法，对水力模型的性能进行判断。通过对内部流动信息的结果反馈，实现不良流动的控制；同时通过叶轮和压水室的匹配性判断，调整各水力部件最优效率点位置，实现各水力部件最优匹配优化；最终实现高性能水力模型的优化设计。
23、1、采用叶轮和压水室匹配性判断方法，确定水力模型叶轮和压水室具体调整方向，实现二者匹配性统一、同步的目的，最总实现水力模型最优的的目的。
24、2、采用内流场反馈的方法，提供水力模型几何参数微调细节方向指导。
25、3、通过水力模型匹配性和流场信息反馈局部微调的方法实现高性能水力模型的优化设计。
26、4、采用宏观匹配性统一判断指导和流场信息反馈微调指导配合的方式，实现高性能水力模型优化设计的目的。
1.一种高性能水力模型设计方法，其特征在于：根据泵设计参数设计叶片泵水力模型，计算水力模型外特性和内部流场，获取叶轮、压水室高效点与设计点匹配性关系及内流场分布情况；定性判断叶轮和压水室匹配性，确定水力模型调整参数的调整方向；结合水力模型内部流场计算结果，微调水力模型几何尺寸，得到优化的叶片泵水力模型。
2.根据权利要求1所述的一种高性能水力模型设计方法，其特征在于：定性判断叶轮和压水室匹配性，水力模型调整参数的调整方向：
3.根据权利要求1所述的一种高性能水力模型设计方法，其特征在于：结合水力模型内部流场计算结果，微调水力模型几何尺寸：根据内流场液流角和叶轮、导叶叶片进出口安放角的关系，对叶片几何参数进行调整。
4.根据权利要求3所述的一种高性能水力模型设计方法，其特征在于：水力模型的几何尺寸包括进出口直径、叶轮出口宽度、叶片进出口角和叶片包角。
5.根据权利要求4所述的一种高性能水力模型设计方法，其特征在于：定性判断叶轮和压水室匹配性，确定水力模型调整参数的调整方向：根据调整方向调整敏感度大的几何尺寸参数，包括叶轮出口宽度。
6.根据权利要求5所述的一种高性能水力模型设计方法，其特征在于：微调水力模型几何尺寸：调整敏感度小的几何尺寸参数，包括叶片包角、进口安放角。
7.根据权利要求4所述的一种高性能水力模型设计方法，其特征在于：叶轮转化效率计算方法如下：
8.根据权利要求7所述的一种高性能水力模型设计方法，其特征在于：损失扬程计算方法如下：
