一种可控载荷的叶片设计方法及其设计的叶片泵.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN110671358A(43)申请公布日2020.01.10(21)申请号201910871573.4(22)申请日2019.09.16(71)申请人清华大学地址100084北京市海淀区清华园(72)发明人谭磊孙伟华(74)专利代理机构北京清亦华知识产权代理事务所(普通合伙)11201代理人王艳斌(51)Int.Cl.F04D29/18(2006.01)权利要求书2页说明书5页附图2页(54)发明名称一种可控载荷的叶片设计方法及其设计的叶片泵(57)摘要本发明公开了一种可控载荷的叶片设计方法及其设计的叶片泵，其中，叶轮包括：轮毂和叶片，叶片沿轴线方向设置于轮毂的外围面，叶片具有连接轮毂的轮毂侧和相对远离轮毂的轮缘侧，且叶片的相对两端具有进口端和出口端，叶片的速度矩沿轴面流线的分布规律符合预设函数。根据本发明实施例叶轮，能够使叶片载荷分布更加均匀，从而提高叶片泵的水力和空化特性，进而延长叶片泵的使用寿命和该装置效率。CN110671358ACN110671358A权利要求书1/2页1.一种叶片泵的叶轮，其特征在于，包括：轮毂；和叶片，所述叶片沿轴线方向设置于所述轮毂的外围面，所述叶片具有连接所述轮毂的轮毂侧和相对远离所述轮毂的轮缘侧，且所述叶片的相对两端具有进口端和出口端，所述叶片的速度矩沿轴面流线的分布规律符合预设函数。2.根据权利要求1所述的叶片泵的叶轮，其特征在于，所述预设函数为：Cur＝Cu1r1+(Cu2r2-Cu1r1)·f(x)，其中，Cu1r1为所述轴面流线在所述叶片进口端的速度矩，Cu2r2为所述轴面流线在所述叶片出口端的速度矩，f(x)为所述轴面流线各处速度矩的分布规律的无量纲三次多项式函数，x对应于所述轴面流线上的预定位置与所述进口端之间沿所述轴面流线的长度和所述轴面流线的总长度之间的比值。3.根据权利要求2所述的叶片泵的叶轮，其特征在于，所述分布规律的无量纲三次多项式函数为：32f(x)＝(K1+K2-2)·x+(-2K1-K2+3)·x+K1·x。4.根据权利要求3所述的叶片泵的叶轮，其特征在于，所述参数K1和所述参数K2满足如下关系式：0≤K1≤3，0≤K2≤3。5.一种叶片泵的叶轮的制作方法，其特征在于，叶轮为采用权利要求1-4任一项所述的叶片泵的叶轮，其中，方法包括：根据叶轮的使用要求确定所述叶片上从所述轮毂侧到所述轮缘侧的方向上的至少两个轴面流线上的速度矩Cu1r1、速度矩Cu2r2以及相应的无量纲三次多项式函数f(x)，以确定所述叶片的形状；根据所述至少两个轴面流线利用插值法确定叶轮上其他位置的轴面流线，以制作得到预定形状的叶轮。6.根据权利要求5所述的制作方法，其特征在于，所述速度矩Cu1r1、速度矩Cu2r2沿轴面流线的分布规律符合预设函数，其中，所述预设函数为：Cur＝Cu1r1+(Cu2r2-Cu1r1)·f(x)，其中，Cu1r1为所述轴面流线在所述叶片进口端的速度矩，Cu2r2为所述轴面流线在所述叶片出口端的速度矩，f(x)为所述轴面流线各处速度矩的分布规律的无量纲三次多项式函数，x对应于所述轴面流线上的预定位置与所述进口端之间沿所述轴面流线的长度和所述轴面流线的总长度之间的比值。7.根据权利要求6所述的制作方法，其特征在于，所述分布规律的无量纲三次多项式函数为：32f(x)＝(K1+K2-2)·x+(-2K1-K2+3)·x+K1·x。8.根据权利要求7所述的制作方法，其特征在于，所述参数K1和所述参数K2满足如下关系式：0≤K1≤3，0≤K2≤3。9.根据权利要求5所述的制作方法，其特征在于，所述至少两个轴面流线包括所述叶片的轮毂侧的轴面流线、所述叶片的轮缘侧的轴面流线。10.根据权利要求5-9任意一项所述的制作方法，其特征在于，所述插值方法为样条插2CN110671358A权利要求书2/2页值方法、Lagrange插值方法、Newton插值方法、Hermite插值方法或分段插值方法。3CN110671358A说明书1/5页一种可控载荷的叶片设计方法及其设计的叶片泵技术领域[0001]本发明涉及叶片式泵设计技术领域，特别涉及一种可控载荷的叶片设计方法及其设计的叶片泵。背景技术[0002]叶片泵作为各行各业应用最为广泛的通用机械，它不仅应用于石油、化工、水利、灌溉等工农业领域，也包括南水北调、三峡水电站、核电站等国家战略性工程，甚至是潜艇、舰船和航空航天等尖端技术领域。据统计，泵的耗油量约占全国总油耗的5％，耗电量约占全国总发电量的20％，在石油和化工工业中更分别高达59％和26％。我国大力提倡节能减排、建设节约型社会，因此对叶片泵的叶轮进行优化设计以提高其水力特性具有重大意义。[0003]然而，现有的叶