一种泥泵叶轮叶片的设计方法.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CN109214077A(43)申请公布日2019.01.15(21)申请号201810988847.3(22)申请日2018.08.28(71)申请人中国船舶重工集团公司第十二研究所地址713102陕西省咸阳市兴平市44号信箱(72)发明人刘永明鲁宁斌戎海荣孔华杰任海涛焦修勤魏昂黄睿李柏徐芸艾鑫(74)专利代理机构西安智大知识产权代理事务所61215代理人弋才富(51)Int.Cl.G06F17/50(2006.01)权利要求书1页说明书5页附图2页(54)发明名称一种泥泵叶轮叶片的设计方法(57)摘要一种泥泵叶轮叶片的设计方法，根据对数螺旋线理论型线方程确定叶片叶梢、叶根之间的关系，再确定叶轮叶片进、出口之间的夹角方程；最后令叶片进口起始位置位于X轴上，得到叶片型线方程，最后将叶片中分面称为截面1、距离前盖板b2/4的轴向截面称为截面2，距离后盖板b2/4的轴向截面称为截面3，b2为叶片出口宽度，将叶片工作面与三个截面分别形成交线，得到交线方程，这三条交线就构成了三条叶片型线；本发明基于对数螺旋线理论，根据多年泥泵设计经验规律的总结，在三维绘图软件的环境下，以参数化方程的形式提供一种具有更高水力效率、设计周期更短、与理论设计吻合度更高的叶轮叶片设计方法。CN109214077ACN109214077A权利要求书1/1页1.一种泥泵叶轮叶片的设计方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)确定叶片叶梢、叶根之间的关系，其对数螺旋线理论型线方程为：对数形式为：r1为叶片叶梢处极径、r2为叶片叶根处极径、ψ1为叶片叶梢处幅角、ψ2为叶片叶根处幅角、为螺旋角；(2)确定叶片进、出口之间的关系，对于叶轮叶片来说，叶片进、出口之间的夹角为：ψ1-ψ2＝π/180*(β2-β1+θd)β2为叶片出口角、β1为叶片进口角，θd为叶片包角，为螺旋角；(3)构建叶片型线，令叶片进口起始位置位于X轴上，此时叶片型线方程为：其中r2、r1分别为叶片进、出口位置到型线原点的距离，对于包角大于180°的叶片，其中r0＝D0/2，D0为叶轮叶片叶稍处直径，叶片中分面称为截面1、距离前盖板b2/4的轴向截面称为截面2，距离后盖板b2/4的轴向截面称为截面3，b2为叶片出口宽度，将叶片工作面与三个截面分别形成交线，交线方程分别为：叶片与截面1交线方程：叶片与截面2交线方程：叶片与截面3交线方程:其中，r0为叶片叶稍处直径的一半，θd为叶片包角，b2为叶片出口宽度，β1I、β1II、β1III分别为三条型线的进口角，β2为叶片出口角，rI(θ)、rII(θ)、rIII(θ)分别为三条型线任意一点处的极径，这三条交线就构成了三条叶片型线。2CN109214077A说明书1/5页一种泥泵叶轮叶片的设计方法技术领域[0001]本发明涉及泵轮技术领域，特别涉及一种泥泵叶轮叶片的设计方法。背景技术[0002]泥泵是挖泥船的关键设备，而泥泵叶轮叶片的型线直接决定了泥泵性能的优劣，随着计算机技术的发展，泥泵水力设计大多利用三维绘图软件，逐渐淘汰了手工画图方法，工作效率大幅提高。然而现在的设计者首先需要在三维软件中生成离散的点，再将离散点连接成样条曲线，为减少叶片型线设计偏差，设计者不得不创建更多的截面来生成足够的离散点，不断调整样条曲线，逐步逼近型线设计值，以确保叶片型线相对准确，导致叶片型线设计与优化周期仍然很长，无法满足快速发展的社会需求。发明内容[0003]为了克服现有泥泵设计中设计周期长和型线设计偏差大的问题，本发明的目的是提供一种泥泵叶轮叶片的设计方法，基于对数螺旋线理论，根据多年泥泵设计经验规律的总结，在三维绘图软件的环境下，以参数化方程的形式提供一种具有更高水力效率、设计周期更短、与理论设计吻合度更高的叶轮叶片设计方法。[0004]为了达到上述目的，本发明的技术方案为：[0005]一种泥泵叶轮叶片的设计方法，包括以下步骤：[0006](1)确定叶片叶梢、叶根之间的关系，其对数螺旋线理论型线方程为：[0007][0008]对数形式为：[0009][0010]r1为叶片叶梢处极径、r2为叶片叶根处极径、ψ1为叶片叶梢处幅角、ψ2为叶片叶根处幅角、为螺旋角。[0011](2)确定叶片进、出口之间的关系，对于叶轮叶片来说，叶片进、出口之间的夹角为：[0012]ψ1-ψ2＝π/180*(β2-β1+θd)[0013]β2为叶片出口角、β1为叶片进口角，θd为叶片包角，为螺旋角。[0014](3)构建叶片型线，令叶片进口起始位置位于X轴上，此时叶片型线方程为：[0015][0016]其中r2、r1分别为叶片进、出口位置到型线原点的距离，对于包角大于180°的叶片，[0017]3CN109214077A说