一种离心泵叶轮叶片安放角的设计方法.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CN108708875A(43)申请公布日2018.10.26(21)申请号201810416245.0(22)申请日2018.05.03(71)申请人安徽工程大学地址241000安徽省芜湖市鸠江区北京中路8号(72)发明人张瑶瑶唐铃凤赵永涛蒋志诚闫志超杨强楠(74)专利代理机构北京风雅颂专利代理有限公司11403代理人杨红梅(51)Int.Cl.F04D29/24(2006.01)F04D29/66(2006.01)权利要求书2页说明书6页附图2页(54)发明名称一种离心泵叶轮叶片安放角的设计方法(57)摘要本发明公开了一种离心泵叶轮叶片安放角的设计方法，具体包括：以叶片1工作面型线的进口a和叶片2背面型线的出口b之间的连线确定叶片进口处绝对速度的方向，建立进口安放角与出口安放角之间的函数关系，寻找泵效率最高时所对应的进口安放角及出口安放角，以点b为基准，沿叶片2另取四个点c、d、e、f，分别连接a点和c、d、e、f进而改变绝对速度的方向，研究进出口安放角对泵性能参数的影响，以提高效率，改善汽蚀性能为目标，寻找绝对速度落在叶轮2上的最优位置。本发明提出了一种确定叶片安放角的方法，建立了叶片安放角的数学模型，建立了泵性能参数与叶片安放角之间的数学模型，为叶片安放角的选择提供了理论性指导。CN108708875ACN108708875A权利要求书1/2页1.一种离心泵叶轮叶片安放角的设计方法，其特征在于：以叶片1工作面型线的进口a和叶片2背面型线的出口b之间的连线确定叶片进口处绝对速度的方向，建立进口安放角与出口安放角之间的函数关系，寻找泵效率最高时所对应的进口安放角及出口安放角，以点b为基准，沿叶片2另取四个点c、d、e、f，分别连接a点和c、d、e、f进而改变绝对速度的方向，研究进出口安放角对泵性能参数的影响，以提高效率，改善汽蚀性能为目标，寻找绝对速度落在叶轮2上的最优位置。2.根据权利要求1所述的离心泵叶轮叶片安放角的设计方法，其特征在于，确定安放角的设计方法的具体步骤为：(1)根据速度系数法设计离心泵叶轮基本参数；(2)确定绝对速度方向，保证方向与叶轮1工作面型线的进口a与叶轮2背面型线的出口b的连线共线；(3)建立叶片进出口安放角的求解模型；(4)求解叶片进出口安放角；(5)改变连线方向，构建另外四个模型，按照上述方法分别求解进口安放角大小。3.根据权利要求1或2所述的离心泵叶轮叶片安放角的设计方法，其特征在于：利用速度系数法设计离心泵的基本参数，包括叶轮进口直径D1，叶轮外径D2，叶片数z，选择出口安放角β2的范围，进口真实厚度δ1，出口真实厚度δ2及叶片包角φ。4.根据权利要求1所述的离心泵叶轮叶片安放角的设计方法，其特征在于：确定绝对速度方向的具体方法为：叶轮出口处的圆周厚度为：式中，由几何关系可以得到:su2＝τ·R2(2)每两个相邻叶片之间的夹角为：叶片2工作面入口a与叶片1背面型线出口b之间的距离为：绝对速度方向与圆周速度方向之间的夹角为：α1＝270°-γ(5)式中，其中，λ2为轴面流线与轴面截线之间的夹角，τ为出口圆周厚度所对应的圆心角，z为叶片数。5.根据权利要求1或2所述的离心泵叶轮叶片安放角的设计方法，其特征在于：求解安2CN108708875A权利要求书2/2页放角的具体过程为：(1)建立离心泵叶片进口圆周分速度u1；(2)根据离心泵叶片进口排挤系数和叶片进口过水断面面积F1，建立叶片进口轴面速度vm1；F1＝2πRcb(8)(3)求解叶片进口绝对速度和相对速度的大小；(4)建立离心泵叶片进口安放角β1的数学模型；由速度三角形知，其中，D1a为入口界面a处的直径，Rc为叶片进口处过水断面的半径，b为过水断面形成线长度，n为转速。6.根据权利要求2所述的离心泵叶轮叶片安放角的设计方法，其特征在于：求解叶片进出口安放角时利用损失极值法优化，以效率和汽蚀作为优化目标，目标函数为：Tminf(X)＝[ΔP(X),Δhr(X)](a)式(a)中，ΔP--叶轮能量损失；Δhr--汽蚀余量。7.根据权利要求6所述的离心泵叶轮叶片安放角的设计方法，其特征在于：所述叶轮能量损失为水力损失，主要包括叶轮进口损失、叶轮出口损失，叶轮流道摩擦损失及叶轮流道扩散损失。8.根据权利要求1所述的离心泵叶轮叶片安放角的设计方法，其特征在于：所述点c、d、e和f相对于点b的角位移分别为20°、40°、60°和80，根据实际情况可对角位移适当性增减。9.根据权利要求2所述的离心泵叶轮叶片安放角的设计方法，其特征在于：离心泵叶片安放角β1数学模型的求解采用迭代求解。3CN108708875A说明书1/6页一种离心泵叶轮叶片安放角的设计方法技术领域[0001]