缝隙引流式轴流泵叶轮.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局*CN102062116A*(12)发明专利申请(10)申请公布号CN102062116A(43)申请公布日2011.05.18(21)申请号201010607889.1(22)申请日2010.12.28(71)申请人上海大学地址200444上海市宝山区上海市宝山区上大路99号(72)发明人陈红勋魏培茹朱兵张睿(74)专利代理机构上海上大专利事务所(普通合伙)31205代理人何文欣(51)Int.Cl.F04D29/18(2006.01)权利要求书1页说明书2页附图2页(54)发明名称缝隙引流式轴流泵叶轮(57)摘要本发明涉及一种缝隙引流式轴流泵叶轮。它包括轮毂及固定在轮毂上的叶片，叶片开有引流用的缝隙。当流体通过缝隙，在叶片的背面产生新的边界层，它能够承受流体的逆压力梯度而有效消除边界层的流动分离，从而降低能量的损失，保证了轴流式水泵在全工况下具有较高的效率。CN1026ACCNN110206211602062125A权利要求书1/1页1.一种缝隙引流式轴流泵叶轮，包括轮毂（1）以及固定其上的叶片（2），其特征在于所述叶片中间开有缝隙（6），从而将叶片（2）分割为前叶片（3）和后叶片（4）。2.根据权利要求1所述的缝隙引流式轴流泵叶轮，其特征在于：所述缝隙（6）位于靠近叶片（2）的前缘（5）的5~40%弦长位置处。3.根据权利要求1所述的缝隙引流式轴流泵叶轮，其特征在于：所述缝隙（6）的流动方向即缝隙过流面的平均法线方向与轮毂（1）的轴线成10~60°的夹角。4.根据权利要求1所述的缝隙引流式轴流泵叶轮，其特征在于：所述缝隙（6）的宽度为叶片（2）最大厚度的0.5~3倍。5.根据权利要求1所述的缝隙引流式轴流泵叶轮，其特征在于：所述缝隙（6）的流道方向应顺应流体在叶轮中的流动方向。6.根据权利要求1所述的缝隙引流式轴流泵叶轮，其特征在于：所述缝隙（6）的流动方向即缝隙过流面的平均法线方向与所在翼型的弦线成10~60°的夹角。7.根据权利要求1所述的缝隙引流式轴流泵叶轮，其特征在于：所述缝隙（6）中线面为近似于垂直轮毂（1）的空间曲面，由前叶片（3）后缘及后叶片（4）前缘的形状决定。2CCNN110206211602062125A说明书1/2页缝隙引流式轴流泵叶轮技术领域[0001]本发明涉及一种缝隙引流式轴流泵叶轮，属于流体机械领域范畴。背景技术[0002]轴流式水泵具有流量大、扬程低的特点，特别在流域调水、农田灌溉、防洪排涝、市政供水、电厂水循环等领域应用广泛，而我国正在实施的南水北调工程中的新建泵站，大都需要采用轴流式水泵。轴流式水泵在设计工况点时效率较高，但高效范围窄、有不稳定运行区域。轴流式水泵在实际运行过程中，往往偏离设计工况点，在叶轮的背面容易产生边界层流动分离而形成回流，如图1所示。边界层的流动分离、导致引起很大的尾涡阻力，而且尾涡阻力往往是边界层未产生流动分离所受摩擦阻力的几十倍，造成过多能量的损失，直接影响水泵的效率。由此可见，在一定来流攻角下，控制叶片背面的边界层的流动分离，可以有效提高叶轮的工作性能，从而有助于提高轴流式水泵全工况性能。因此，设计一种有效消除流动分离而引起的尾涡阻力的轴流式叶轮，尤其重要。发明内容[0003]本发明的目的在于针对已有技术存在的缺陷，提供一种缝隙引流式轴流泵叶轮，提高轴流式水泵全工况性能，消除由于边界层分离而引起的回流等流动结构，避免不必要的能量损失，从而提高叶轮的工作效率。[0004]为达到上述目的，本发明采用下述技术方案：一种缝隙引流式轴流泵叶轮，包括轮毂以及固定在轮毂上的叶片，每个叶片开有一道缝隙，将叶片分割为前叶片和后叶片。[0005]所述叶片的缝隙位置位于靠近叶片前缘5~40%弦长范围内。[0006]所述缝隙的流动方向即缝隙过流面的平均法线方向与轮毂的轴线成10~60°的夹角。[0007]所述缝隙的流动方向即缝隙过流面的平均法线方向与所在翼型的弦线成10~60°的夹角。[0008]所述叶片的缝隙的流道方向应顺应流体在叶轮中的流动方向。[0009]所所述叶片的缝隙中线面为近似于垂直轮毂的空间曲面，由前叶片后缘及后叶片前缘的形状决定。[0010]所述叶片的缝隙宽度尺寸为0.5~3倍的叶片最大厚度尺寸。[0011]本发明与现有技术相比较，具有如下显而易见的突出实质性特点和显著优点：在叶片背面的边界层发生流动分离之前，利用通过缝隙的流体使叶片背面原先的边界层被带到主流中去，从而形成新的边界层，它能承受流体的逆压力梯度避免产生流动的分离。本发明的缝隙引流式结构可以有效消除由于流动分离产生的尾涡阻力，从而提高了叶轮的工作效率，特别是轴流式水泵在非设计工况点的效率，最终保证了轴流式水泵的全工况性能。3CCNN11020621160206212