一种具有长短叶片特征的不可调轴流泵叶轮的设计方法.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CN105805043A(43)申请公布日2016.07.27(21)申请号201610213712.0(22)申请日2016.04.07(71)申请人西安理工大学地址710048陕西省西安市金花南路5号(72)发明人冯建军朱国俊罗兴锜(74)专利代理机构西安弘理专利事务所61214代理人李娜(51)Int.Cl.F04D29/18(2006.01)F04D29/66(2006.01)权利要求书5页说明书11页附图2页(54)发明名称一种具有长短叶片特征的不可调轴流泵叶轮的设计方法(57)摘要本发明公开了一种具有长短叶片特征的不可调轴流泵叶轮的设计方法，具体包括以下步骤：根据流线法设计不可调轴流泵叶轮长叶片的三维叶型；根据设计出的长叶片三维叶型的各参数设计不可调轴流泵叶轮短叶片的三维叶型；将设计出的每个短叶片间隔布置在相邻两个设计的长叶片组成的流道中间，即得到具有长短叶片特征的不可调轴流泵叶轮。解决了轴流泵叶轮运转过程中轴流泵叶轮出口附近叶片吸力面与轮毂相交处出现脱流和旋涡，导致流体输送不稳定的问题。CN105805043ACN105805043A权利要求书1/5页1.一种具有长短叶片特征的不可调轴流泵叶轮的设计方法，其特征在于：具体包括以下步骤：步骤1，根据流线法设计不可调轴流泵叶轮长叶片(1)的三维叶型；步骤2，根据步骤1设计出的长叶片(1)三维叶型的各参数设计不可调轴流泵叶轮短叶片(2)的三维叶型；步骤3，将步骤2设计出的每个短叶片(2)间隔布置在相邻两个步骤1设计的长叶片(1)组成的流道中间，即得到具有长短叶片特征的不可调轴流泵叶轮(7)。2.根据权利要求1所述的一种具有长短叶片特征的不可调轴流泵叶轮的设计方法，其特征在于：所述步骤1中具有长短叶片特征的不可调轴流泵叶轮(7)的长叶片(1)三维叶型的设计步骤如下：步骤1.1，根据给定的不可调轴流泵中的设计扬程H，单位为m，设计流量Q，单位为m3/s和转速n，单位为r/min，按如下公式(1)计算不可调轴流泵叶轮的比转速ns：步骤1.2，根据步骤1.1所得的叶轮的比转速ns确定轴流泵叶轮的轮毂比dh/D及轴流泵叶轮的长叶片数目ZL；步骤1.3，计算不可调轴流泵叶轮的轮毂直径dh，单位m；步骤1.4，从不可调轴流泵叶轮的轮毂到轮缘按相等的流面间距分为n个设计流面开展流面翼型设计，计算从不可调轴流泵叶轮的轮毂到轮缘间的各设计流面的叶栅稠密度值(l/t)i，i＝1，2……n；步骤1.5，依据步骤1.4所得的各设计流面的叶栅稠密度(l/t)i，按照如下公式(7)获得各设计流面上翼型的弦长li：li＝(Diπ/ZL)(l/t)i，i＝1，2……n(7)；步骤1.6，计算不可调轴流泵叶轮中长叶片的最大厚度dLmax，在不可调轴流泵叶轮的轮毂处翼型使用最大厚度值dLmax，计算过程如公式(8)所示：根据所得的不可调轴流泵叶轮中长叶片的最大厚度dLmax确定不可调轴流泵叶轮长叶片轮缘处翼型的最大厚度值d0max，d0max＝(1/5～1/3)dLmax(9)；步骤1.7，根据步骤1.6所得计算结果求不可调轴流泵叶轮长叶片(1)的轮毂到轮缘间各流面翼型的最大厚度dimax，i＝1，2……n，计算过程如公式(10)所示：其中，Di为各设计流面的直径，i＝1，2……n，单位m；dh为不可调轴流泵叶轮的轮毂直径，单位m；步骤1.8，分别计算编号为i的各流面处的翼型型线进口角βi1，i＝1，2……n、翼型型线出口角βi2，i＝1，2……n、叶弦安放角βiL，i＝1，2……n以及翼型型线半径Ri，i＝1，2……n，2CN105805043A权利要求书2/5页采用单圆弧型线法绘制各流面翼型型线；步骤1.9，根据791翼型的相对厚度分布规律与步骤1.7所得的各流面最大翼型厚度值dimax对步骤1.8绘制完成的各流面翼型型线进行加厚，获得长叶片(1)各流面上的有厚翼型，将各流面有厚翼型以翼型型线中点为基点进行组合后获得不可调轴流泵叶轮的长叶片(1)三维叶型。3.根据权利要求2所述的一种具有长短叶片特征的不可调轴流泵叶轮的设计方法，其特征在于：所述步骤3不可调轴流泵叶轮的轮毂直径dh的具体计算过程如下：步骤1.3.1，根据鲁德涅夫推荐公式计算不可调轴流泵叶轮进口处的流体轴面速度vm，计算过程如公式(2)所示：步骤1.3.2，根据步骤1.3.1所得的流体轴面速度vm和步骤1.2确定的轴流泵叶轮的轮毂比dh/D计算轴流泵叶轮长叶片的外径D，计算过程如公式(3)所示：步骤1.3.3，根据步骤1.3.2计算所得的不可调轴流泵叶轮长叶片(1)的外径D与步骤1.2确定的轴流泵叶轮的轮毂比dh/D计算轴流泵叶轮的轮毂直径dh。4.根据权利要求2所述