一种低比转速离心复合叶轮及其设计方法.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CN106762807A(43)申请公布日2017.05.31(21)申请号201710110749.5(22)申请日2017.02.28(71)申请人杭州大路实业有限公司地址311234浙江省杭州市萧山区红山农场创业路635号申请人恒逸（文莱）实业有限公司(72)发明人郑红海李文涛袁静(74)专利代理机构杭州融方专利代理事务所(普通合伙)33266代理人沈相权(51)Int.Cl.F04D29/22(2006.01)F04D29/24(2006.01)F04D29/66(2006.01)G06F17/50(2006.01)权利要求书1页说明书3页附图2页(54)发明名称一种低比转速离心复合叶轮及其设计方法(57)摘要本发明涉及一种复合叶轮，尤其涉及一种低比转速离心复合叶轮及其设计方法。包括前盖板和后盖板，所述的前盖板与后盖板间形成若干叶轮腔，所述的叶轮腔的起始段为单叶片，所述的叶轮腔的出口处为双叶片，所述的叶轮腔中的单叶片与双叶片呈一体化分布。一种低比转速离心复合叶轮及其设计方法结构紧凑，提高使用性能，可靠性高，别适用于小流量低比转速泵，适配范围广。CN106762807ACN106762807A权利要求书1/1页1.一种低比转速离心复合叶轮，其特征在于：包括前盖板(1)和后盖板(2)，所述的前盖板(1)与后盖板(2)间形成若干叶轮腔(3)，所述的叶轮腔(3)的起始段为单叶片，所述的叶轮腔(3)的出口处为双叶片，所述的叶轮腔(3)中的单叶片与双叶片呈一体化分布。2.根据权利要求1所述的一种低比转速离心复合叶轮，其特征在于：所述的叶轮腔(3)设有三个，三个叶轮腔(3)呈均分状分布，所述的叶轮腔(3)呈圆弧状，所述的单叶片中叶腔的宽度逐渐扩大，所述的双叶片中叶腔Ⅰ(4)的长度大于叶腔Ⅱ(5)的长度。3.根据权利要求2所述的一种低比转速离心复合叶轮，其特征在于：所述的双叶片中叶腔Ⅰ(4)与叶腔Ⅱ(5)间形成翼型空间(6)。4.一种根据权利要求1或2或3所述的低比转速离心复合叶轮的设计方法，其特征在于按以下步骤进行：(一)、型线设计：工作面型线设计按传统无限叶片数的方法设计，背面型线设计按实际叶片数(有限叶片数)，利用面积变化比(控制流速)的创新方法设计；以上工作面与前一片叶片所设计的背面型线形成了叶轮的主通道设计(叶腔Ⅰ)；以上工作面与同一叶片所设计的背面型线所夹的空腔组成叶腔Ⅱ；叶腔Ⅱ的设计型线方式采用副叶轮的设计法，通过将叶腔Ⅱ与后盖板贯通，形成完整的副叶轮；叶轮圆周面的旋转方向形成主副腔交替的流道；(二)、模型分析：利用上述方法设计而成的型线，进行三维建模造型，形成三维计算网格模型；进行流场模拟计算，进行优化设计；流动的分析采用求解器Fluent，解析过程先后为：对实物进行简化并建立几何模型；划分网格；导入网格并检查网格质量；选择处理器、选择湍流模型和边界处理函数；输入或选择流体属性；确定边界条件；选择算法；求解；进行后处理；边界条件总共有进口、出口、移动壁面、固定壁面以及周期性边界，为了充分模拟水泵水力性能试验过程，数值计算也采用调节不同流量计算扬程的方法，同时通过模拟获得叶轮内部流动的详细信息；进口边界条件采用速度进口，并且假设整个进口上具有均匀的速度；出口边界采用压力出口，假定无汽蚀情况发生，统一设定出口静压；运用CFD流体数值计算方法，结合相关实验，研究其内部流场的流动特性，分析其整个水力性能；(三)、叶轮采用铸造：制造叶轮采用铸造，其中叶腔Ⅱ形成翼型的翼型空间作为无叶腔，制造时与后盖板贯通，一次性铸造完成。2CN106762807A说明书1/3页一种低比转速离心复合叶轮及其设计方法技术领域[0001]本发明涉及一种复合叶轮，尤其涉及一种低比转速离心复合叶轮及其设计方法。背景技术[0002]石油化工、军工、核电等领域需要一些小流量、高扬程的离心泵。原先传统的选择会采用往复式泵或高速离心泵，但由于往复泵的无故障运行时间较短，密封容易泄漏，给用户的工艺流程系统带来不安全的隐患，因此近年来逐渐被离心泵替代，典型的如加氢装置的高压注水泵，目前已逐渐由原先采用的往复泵被小流量的多级离心泵替代。高速离心泵由于其传动机构与密封系统复杂，检修维护麻烦，运行成本高，而且其特性曲线平坦，很多流程工艺场合不太适用，所以开发小流量、高扬程的离心泵替代原有产品，是一个发展趋势与方向。[0003]小流量、高扬程的泵，其叶轮设计比转速必定比较低，导致叶轮流道很窄，铸造困难，水力效率很低。采用冲压叶轮替代铸造叶轮在制造方法上一定程度上解决了叶轮流道狭窄的问题，并且冲压泵近几年在城市管网供水等领域得到了充足的应用与发展。但冲压泵只是在制造方法途径上的改进，其解决不了低比转速叶轮