一种喷水推进泵叶轮的设计方法.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CN105545798A(43)申请公布日2016.05.04(21)申请号201510915637.8(22)申请日2015.12.10(71)申请人武汉船用机械有限责任公司地址430084湖北省武汉市青山区武东街九号(72)发明人胡彬彬李健程哲杜文国韩海辉吴少龙(74)专利代理机构北京三高永信知识产权代理有限责任公司11138代理人徐立(51)Int.Cl.F04D29/22(2006.01)F04D29/24(2006.01)权利要求书4页说明书8页附图4页(54)发明名称一种喷水推进泵叶轮的设计方法(57)摘要本发明公开了一种喷水推进泵叶轮的设计方法，叶轮采用轴流式结构，叶轮采用流线法的水力设计方法，步骤为：确定叶轮的设计目标参数；计算出叶中处入流角βc1、叶根处入流角βh1、叶顶处出口角βo2、叶中处出口角βc2、叶根处出口角βh2；画出叶顶处叶片的型线图、叶中处叶片的型线图和叶根处叶片的型线图；画出单个叶片的三维图；画出轮毂的三维图；将单个叶片的三维图与轮毂的三维图按照空间对应关系合并，得到单叶片的叶轮三维图；在单叶片的叶轮三维图上补全其它叶片，得到完整的叶轮三维图，设计完成。适用于喷水推进泵叶轮的设计。CN105545798ACN105545798A权利要求书1/4页1.一种喷水推进泵叶轮的设计方法，所述叶轮(1)采用轴流式结构，其特征在于，所述叶轮(1)采用流线法的水力设计方法，所述采用流线法的水力设计方法的步骤如下：确定所述叶轮(1)的设计目标参数：流量Q、扬程H、转速n、机械效率ηm、容积效率ηV、总功率P、轮毂形状及尺寸、叶顶入流角βo1、叶顶处叶片宽度bo、叶中处叶片宽度bc、叶根处叶片宽度bh；依据流量相似公式确定所述叶轮(1)的直径D，计算公式为：其中，Q的单位为m3，D的单位为m，K＝nD；确定所述叶轮(1)的叶顶进口圆周速度Uo1，计算公式为：其中，do1为所述叶轮(1)的进口叶顶直径，do1＝D；确定所述叶轮(1)的理论轴向速度Cm1，计算公式为：确定所述叶轮(1)的叶中进口圆周速度Uc1，计算公式为：其中，dc1为所述叶轮(1)的进口叶中直径，dc1＝(do1+dh1)/2，dh1为所述叶轮(1)的进口叶根直径，dh1＝0.27*do1；确定所述叶轮(1)的叶中处入流角βc1，计算公式为：确定所述叶轮(1)的叶根进口圆周速度Uh1，计算公式为：确定所述叶轮(1)的叶根处入流角βh1，计算公式为：确定所述叶轮(1)的理论流量Q1，计算公式为：确定所述叶轮(1)的叶顶处轴面速度Cm2o；2CN105545798A权利要求书2/4页其中，do2为所述叶轮(1)的出口叶顶直径，do2＝D，dh2为所述叶轮(1)的出口叶根直径，dh2＝0.6*do2；确定所述叶轮(1)的比转速ns，计算公式为：确定喷水推进泵的总效率ηpump，计算公式为：3其中，相对流量Qref＝1kg/m；确定所述叶轮(1)的水力效率ηh，计算公式为：确定所述叶轮(1)的叶顶出口圆周速度U2o，计算公式为：确定所述叶轮(1)的叶顶圆周分量Cu2o；确定所述叶轮(1)的叶顶处出口角βo2，计算公式为：确定所述叶轮(1)的叶中处出口角βc2，计算公式为：其中，dc2为所述叶轮(1)的出口叶中直径，dc2＝(do2+dh2)/2；确定所述叶轮(1)的叶根处出口角βh2，计算公式为：根据所述轮毂形状、所述叶顶处叶片宽度bo、所述叶中处叶片宽度bc、所述叶根处叶片宽度bh、所述进口叶顶直径do1、所述进口叶中直径dc1、所述进口叶根直径dh1、所述出口叶顶直径do2、所述出口叶中直径dc2、所述出口叶根直径dh2，分别画出叶顶处方格图、叶中处方格图和叶根处方格图；根据所述叶顶入流角βo1、所述叶中处入流角βc1、所述叶根处入流角βh1、所述叶顶处出口角βo2、所述叶中处出口角βc2、所述叶根处出口角βh2、以及所述叶顶处叶片宽度bo、所述叶中处叶片宽度bc、所述叶根处叶片宽度bh，分别在所述叶顶处方格图、所述叶中处方格图和所述叶根处方格图上画出工作面型线，对应得到叶顶处叶片的工作面型线图、叶中处叶片3CN105545798A权利要求书3/4页的工作面型线图和叶根处叶片的工作面型线图；根据叶片数Z与比转速ns的关系，确定所述叶轮(1)的叶片数Z；根据转速n、叶片数Z、叶轮直径D及总功率P，确定叶片叶根处最大厚度Tmax；根据叶片叶根处最大厚度Tmax，在所述叶顶处叶片的工作面型线图、所述叶中处叶片的工作面型线图和所述叶根处叶片的工作面型线图上分别画出叶片的背面型线，对应得到叶顶处叶片的双面型线图、叶中处叶片的双面型线图和叶根处叶片的双面型线图；将所述叶顶处叶片的双面型线