一种斜流泵空间导叶优化设计方法.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CN109508481A(43)申请公布日2019.03.22(21)申请号201811254069.1(22)申请日2018.10.25(71)申请人江苏泰丰泵业有限公司地址225300江苏省泰州市海阳路46号(72)发明人夏永忠阮明伟陈平朱荣生付强王秀礼(74)专利代理机构南京正联知识产权代理有限公司32243代理人文雯(51)Int.Cl.G06F17/50(2006.01)权利要求书2页说明书4页附图1页(54)发明名称一种斜流泵空间导叶优化设计方法(57)摘要本发明提供了一种斜流泵空间导叶优化设计方法。本发明通过确定以下几个关系式来确定叶轮外径D2、空间导叶进口安放角α3、空间导叶出口安放角α4、叶片包角。在保证导叶出口安放角α3和导叶进口安放角α4的条件下，建立由第j个位置处的流线展开水平方向长度sj和导叶轴向长度lj组成的坐标系，通过采用拉格朗日插值法设计的方程合理控制叶片型线，从而达到设计目的。它能有效地改善斜流泵内的流动状态，提高斜流泵在运行时的水力效率，减小在空间导叶内的水力损失。具有良好的经济效益，且更有利于计算机的编程应用。由于本发明的设计方法不同于传统的设计方法，更能确保计算的精准，使理论设计更加贴近实际模型。CN109508481ACN109508481A权利要求书1/2页1.一种斜流泵空间导叶优化设计方法，其特征在于，导叶绘型时，在保证导叶出口安放角α3和导叶进口安放角α4确定的条件下，通过所设计的型线方程来控制绘制光滑曲线，以完成每条流线的工作面型线的绘制。用到的公式有：smax∈(0.5D2,0.7D2)(3)其中j＝1,2,…,n，角标集pj(s)满足且pj(sj)＝1式中：l—导叶轴向长度,mm；s—流线展开水平方向长度，mm；si—第i个位置处的流线展开水平方向长度，mm；sj—第j个位置处的流线展开水平方向长度，mm；lj—第j个位置处的导叶轴向长度，mm；D2—叶轮外径，mm；—预选包角，mm；R—预选包角所对应的半径，mm；pj(s)—关于流线展开水平方向长度s的n-1次多项式；f—以流线展开水平方向长度s建立的函数名；Q—设计工况的流量，m2/s；ns—比转速；n—设计工况的转速，r/min。2.根据权利要求1所述的一种斜流泵空间导叶优化设计方法，其特征在于，斜流泵的几何参数导叶进口安放角α3满足如下条件：α3＝α′3+△α△α＝0°～8°式中：α3—导叶进口安放角；α′3—导叶进口液流角；△α—导叶冲角；α—预选导叶进口液流角；D2—叶轮外径，mm；2CN109508481A权利要求书2/2页Ht—设计工况扬程，m；Q—设计工况的流量，m2/s；δmax—导叶最大厚度，mm；z—叶片数；g—重力加速度，m/s2；t—节距，mm；ηv—斜流泵容积效率，百分比，一般取90％～96％。3.根据权利要求1所述的一种斜流泵空间导叶优化设计方法，其特征在于，斜流泵空间导叶的出口安放角α4，考虑到有限叶片数影响应大于90°，以保证液流法向出口，一般取α4＝90°。但若要求下降的特性曲线，可按如下公式计算：0.1058α4＝43.56ns(7)4.根据权利要求1所述的一种斜流泵空间导叶优化设计方法，其特征在于，斜流泵空间导叶的扩散角为一定值，几何参数导叶片包角满足如下关系：3CN109508481A说明书1/4页一种斜流泵空间导叶优化设计方法技术领域[0001]本发明涉及一种斜流泵的主要零件的设计方法，特别涉及一种斜流泵空间导叶优化设计方法。背景技术[0002]空间导叶又叫导流壳，其主要特点是轴向长径向短，与斜流泵叶轮流线通畅配合的优点，是一种常见的导水机构。但是，空间导叶的水力效率比螺旋形压水室(蜗壳)偏低，导叶的水力损失占泵水力总损失的40％～50％，成为其发展的障碍。发明内容[0003]为解决上述问题，本发明涉及一种斜流泵空间导叶优化设计方法，其通过改善空间导叶的几个重要参数的设计并采用拉格朗日插值法设计的方程对斜流泵空间导叶的叶片型线进行控制，从而提高斜流泵的水力效率和稳定性能。[0004]本发明的目的通过以下技术方案来实现：[0005](1)叶轮外径D2[0006][0007]式中：[0008]D2—叶轮外径，mm；[0009]n—设计工况的转速，r/min；[0010]ns—比转速；[0011]Q—设计工况的流量，m2/s。[0012](2)导叶进口安放角α3[0013]α3＝α′3+△α△α＝0°～8°[0014][0015]式中：[0016]α3—导叶进口安放角；[0017]α′3—导叶进口液流角；[0018]△α—导叶冲角；[0019]α—预选导叶进口液流角；[0020]D2—叶轮外径，mm；[0021