一种小轮毂比叶轮的设计方法.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CN109800482A(43)申请公布日2019.05.24(21)申请号201811646954.4(22)申请日2018.12.29(71)申请人合肥工业大学地址230009安徽省合肥市屯溪路193号(72)发明人燕浩柴立平张羽苏晓珍李强石海峡(74)专利代理机构合肥和瑞知识产权代理事务所(普通合伙)34118代理人王挺李伟(51)Int.Cl.G06F17/50(2006.01)权利要求书3页说明书7页附图4页(54)发明名称一种小轮毂比叶轮的设计方法(57)摘要本发明属于驱动泵技术领域，具体涉及一种小轮毂比叶轮的设计方法，包括如下步骤：S1、获取小轮毂比叶轮的外直径D；S2、确定小轮毂比叶轮的叶片数量和叶片翼型；S3、获取小轮毂比叶轮的轮缘处叶栅稠密度sy以及轮毂处叶栅稠密度sg；S4、将小轮毂比叶轮的叶片采用等距方式划分为m个圆柱截面，所述圆柱截面从轮毂往轮缘处依次记为1-1、2-2、……、m-m，分别获取各个所述圆柱截面的翼型安放角βL；S5、对S4中的翼型安放角βL的值进行修正。本发明的有益效果是：本发明设计出的小轮毂比叶轮结构合理、水力性能优良，在流量、扬程满足设计工况要求的情况下，本发明将轮毂缩小约64％，叶轮外直径缩小约13％，显著提高了叶轮的过流能力。CN109800482ACN109800482A权利要求书1/3页1.一种小轮毂比叶轮的设计方法，其特征在于，包括如下步骤：S1、获取小轮毂比叶轮的外直径D；S2、确定小轮毂比叶轮的叶片数量和叶片翼型；S3、获取小轮毂比叶轮的轮缘处叶栅稠密度sy以及轮毂处叶栅稠密度sg；S4、将小轮毂比叶轮的叶片采用等距方式划分为m个圆柱截面，所述圆柱截面从轮毂往轮缘处依次记为1-1、2-2、……、m-m，分别获取各个所述圆柱截面的翼型安放角βL；S5、对S4中的翼型安放角βL的值进行修正；S6、确定小轮毂比叶轮的叶片厚度；S7、对S1-S6获得的小轮毂比叶轮的参数进行建模，对所建的叶轮模型进行数值仿真，得到仿真扬程值，若仿真扬程值处于设计扬程值范围内，则完成小轮毂比叶轮设计；若仿真扬程值处于设计扬程值范围外，则转入S1重新计算，直至仿真扬程值处于设计扬程值范围内。2.根据权利要求1所述的一种小轮毂比叶轮的设计方法，其特征在于，所述S1的具体步骤包括：S11、通过如下公式获取小轮毂比叶轮的外直径估算值D估算值,其中，n为电机转速，π为圆周率，ns为轮缘驱动泵的比转速，H为扬程；S12、通过如下公式获取小轮毂比叶轮轮毂直径d，d＝Rd*D估算值其中，Rd为轮毂比，D估算值为S11中获取的小轮毂比叶轮外直径的估算值；S13、通过如下公式获得小轮毂比叶轮外直径的实际值D，其中，Q为流量、n为电机转速，π为圆周率，d为S12中获取的小轮毂比叶轮的轮毂直径。3.根据权利要求1所述的一种小轮毂比叶轮的设计方法，其特征在于，所述S2中叶片的数量为3-5个，叶片的翼型为NACA系列翼型；通过如下公式对S13中获取的小轮毂比叶轮外直径的实际值D进行校核：若D校核位于0.1-0.3之内，属于小轮毂比的范围，若D校核位于0.1-0.3之外，则通过S11-S13重新获取小轮毂比叶轮的外直径D。4.根据权利要求1所述的一种小轮毂比叶轮的设计方法，其特征在于，所述S3的具体步骤包括：S31、通过如下公式获取轮缘处叶栅稠密度sy，sy＝6.1751k+0.012542CN109800482A权利要求书2/3页其中，ns为轮缘驱动泵的比转速；S32、通过如下公式获取轮毂处叶栅稠密度sg，sg＝(1.7～2.1)sy5.根据权利要求1所述的一种小轮毂比叶轮的设计方法，其特征在于，所述S4的具体步骤包括：S41、通过如下公式获取各个圆柱截面的进口安放角β1和出口安放角β2，其中，β1′为进口液流角，u为圆周速度，vm为叶片进口轴面流速，为叶片排挤系数，π为圆周率，ηv为泵容积效率，D为小轮毂比叶轮的，d为小轮毂比叶轮的轮毂直径；Δβ1为进口冲角；β2′为出口液流角，vu2为绝对速度沿圆周方向的分量，ηh为泵的水力效率，ξ为修正系数，g为重力加速度，H为扬程；Δβ2出口冲角；S42、通过如下公式获取各个圆柱截面的翼型安放角βL，βL＝(β1+β2)/26.根据权利要求5所述的一种小轮毂比叶轮的设计方法，其特征在于，所述S5中修正的具体过程如下：通过S41中的公式分别得到m个圆柱截面的进口安放角β1的值，选择最靠近轮缘的三个圆柱截面的截面直径与相应的进口安放角β1的值进行拟合，得到如下二次多项式：2y1＝a1x+b1x+c1其中，y1为进口安放角β1，x为圆柱截面的截面直径，a1、b1和c1均为常数，将第1至第m个圆柱截面的截面直径分别代