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(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CN107917099A(43)申请公布日2018.04.17(21)申请号201711304073.X(22)申请日2017.12.11(71)申请人江苏大学地址212013江苏省镇江市京口区学府路301号(72)发明人朱荣生方杰王秀礼付强赵媛媛康俊鋆(51)Int.Cl.F04D29/22(2006.01)F04D29/24(2006.01)权利要求书3页说明书8页附图3页(54)发明名称一种离心泵叶轮水力变型设计方法(57)摘要本发明涉及一种离心泵叶轮水力变型设计方法,在叶轮轴面尺寸不变情况下,既能确保最高效率近似相等,其最高效率点对应扬程误差控制在0~4%范围内,又能确保整体效率向大流量点偏离,其根据未优化前叶轮所有设计几何参数以及其设计额定流量、设计理论扬程和转速,仅改变叶轮设计额定流量和理论扬程来获取优化后的叶轮变型几何参数,本发明通过离心泵叶轮进行变型设计,能够快速响应以满足客户对离心泵水力性能的高效区特定位置的要求,加快产品开发周期,降低成本。CN107917099ACN107917099A权利要求书1/3页1.一种离心泵叶轮水力变型设计方法,其特征在于,包括以下步骤:根据离心泵未优化前叶轮所有设计几何参数以及离心泵设计额定流量、设计理论扬程和转速,仅改变叶轮设计额定流量和理论扬程来获取优化后的叶轮变型几何参数,所述的叶轮变型几何参数包括叶轮前盖板流线、中间流线和后盖板流线三条流线的进出口安放角、包角及叶片数,并通过三次贝塞尔曲线方程对叶轮叶片型线安放角分布规律进行控制,当比转速120<ns<ns′<180时,叶轮变型几何参数中的叶轮叶片包角Φ′满足如下关系:Φ——未优化前的叶轮叶片包角,rad;Φ′——优化后的叶轮叶片包角,rad;ns——未优化前的比转速;ns′——优化后的比转速;Q——未优化前的额定流量,m3/s;Q′——优化后的额定流量,m3/s;H——未优化前的理论扬程,m;H′——优化后的理论扬程,m;n——叶轮转速,r/min。2.根据要求1所述的离心泵叶轮水力变型设计方法,其特征在于,在叶片数Z′不变的情况下,叶轮前盖板流线、中间流线和后盖板流线三条流线的进口安放角满足如下关系:β1h——未优化前的叶轮中间流线进口安放角,rad;β1h′——优化后的叶轮中间流线进口安放角,rad;β1p——未优化前的叶轮后盖板流线进口安放角,rad;β1p′——优化后的叶轮后盖板流线进口安放角,rad;β1n——未优化前的叶轮前盖板流线进口安放角,rad;β1n′——未优化前的叶轮前盖板流线进口安放角,rad;Q——未优化前的额定流量,m3/s;Q′——优化后的额定流量,m3/s;2CN107917099A权利要求书2/3页Z′——优化后的叶轮叶片数,个;K1——进口优化比例系数。3.根据要求2所述的离心泵叶轮水力变型设计方法,其特征在于,K1=2.125公式三。4.根据要求3所述的离心泵叶轮水力变型设计方法,其特征在于,在叶片数Z′不变的情况下,叶轮前盖板流线、中间流线和后盖板流线三条流线的出口安放角满足如下关系:β2h——未优化前的叶轮中间流线出口安放角,rad;β2h′——优化后的叶轮中间流线出口安放角,rad;β2p——未优化前的叶轮后盖板流线出口安放角,rad;β2p′——优化后的叶轮后盖板流线出口安放角,rad;β2n——未优化前的叶轮前盖板流线出口安放角,rad;β2n′——未优化前的叶轮前盖板流线出口安放角,rad;ns——未优化前的比转速;ns′——优化后的比转速;Z′——优化后的叶轮叶片数,个;K2——出口优化比例系数。5.根据要求4所述的离心泵叶轮水力变型设计方法,其特征在于,K2=1.682公式五。6.根据要求5所述的离心泵叶轮水力变型设计方法,其特征在于,当叶片数小幅度变化的情况下,即Z′=Z±1,叶片进出口优化比例系数满足如下的关系:S1——叶片进口圆周厚度,mm;S2——叶片出口圆周厚度,mm;D1h——中间流线进口直径,mm;D2h——中间流线出口直径,mm;Z——未优化前的叶轮叶片数,个;Z′——优化后的叶轮叶片数,个;K1——进口优化比例系数;K2——出口优化比例系数。7.如权利要求6所述的一种离心泵叶轮水力变型设计方法,其特征在于,所述叶片型线3CN107917099A权利要求书3/3页基于三次贝塞尔曲线方程对型线进行控制,所述叶片型线包括叶轮前盖板叶片型线、叶轮中间叶片型线和叶轮后盖板叶片型线;三条叶片安放角控制线采用三次贝塞尔曲线进行控制,三次贝塞尔曲线的函数见公式七:3223B(t)=(1-t)P0+3t(1-t)P1+3t(1-t)P2+tP3,t∈(0,1)公式七其中,B(t)为贝塞尔控制曲