[發(fā)明專利]離心泵葉輪水力設(shè)計方法及設(shè)計的離心泵葉輪

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310293684.4
• 申請日: 2013-07-12
• 公開（公告）號: CN103352868A
• 公開（公告）日: 2013-10-16
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 燕浩
• 申請（專利權(quán)）人: 武漢大學(xué)
• 主分類號: F04D29/22
• 分類號: F04D29/22;F04D29/24
• 代理公司: 武漢科皓知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 42222
• 代理人: 張火春

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及離心泵水力設(shè)計領(lǐng)域，尤其涉及一種離心泵葉輪水力設(shè)計方法及設(shè)計的離心泵葉輪。

背景技術(shù)

離心泵是通用機械中應(yīng)用廣泛的產(chǎn)品，應(yīng)用于城市污水處理、農(nóng)田水利建設(shè)、石化、電力、船舶等領(lǐng)域。傳統(tǒng)離心泵水力設(shè)計方法主要有速度系數(shù)法、相似模型換算法、加大流量法等，上述水力設(shè)計方法的本質(zhì)均是將泵內(nèi)總力作為整體，并基于動量方程和能量方程進行設(shè)計，泵內(nèi)單位時間內(nèi)總力矩的變化等于動力設(shè)備消耗的機械功率，沒有分離葉片泵內(nèi)部各分力做功。離心泵內(nèi)部離心力和升力做功是影響離心泵水力效率的關(guān)鍵性因素，傳統(tǒng)離心泵水力設(shè)計方法并沒有把泵內(nèi)總力矩進行分解，即當(dāng)離心泵葉輪幾何參數(shù)（包括葉輪進口直徑D₁、葉輪出口直徑D₂、葉輪出口寬度b₂、葉輪進口安放角β₁、葉輪出口安放角β₂和葉片數(shù)Z）一定情況下，會限制離心泵效率的進一步提升。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是在離心泵葉輪幾何參數(shù)一定的情況下，提出了一種可進一步提高其水力效率的離心泵葉輪水力設(shè)計方法及設(shè)計的離心泵葉輪。

為達到上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

一種離心泵葉輪水力設(shè)計方法，其特點是：

將離心泵葉輪內(nèi)部總能量揚程分解為離心力做功和升力做功，基于離心泵葉輪內(nèi)部總能量守恒和動量守恒確定離心泵葉輪的外形幾何參數(shù)，基于升力做功設(shè)計離心泵葉輪葉片內(nèi)部特征參數(shù)。

上述基于升力做功設(shè)計離心泵葉輪葉片內(nèi)部特征參數(shù)具體為：

基于升力系數(shù)和升力做功方程設(shè)計離心泵葉輪葉片內(nèi)部特征參數(shù)，所述的離心泵葉輪葉片內(nèi)部特征參數(shù)包括葉片上下表面間的最大距離y_max、葉片的翼型起點到翼型最大厚度間的距離l、葉片的翼型弦長L、葉片攻角α₀和葉片翼型滑翔角λ。

所述的升力系數(shù)其中，k₁和k₂為無量綱系數(shù)，k₁＝1.0～10.0，k₂＝0.01～1.0；y_max為葉片上下表面間的最大距離；L為葉片的翼型弦長；α₀為葉片攻角。

一種離心泵葉輪，包括葉片，所述的葉片的內(nèi)部特征參數(shù)符合以下條件：

葉片上下表面間的最大距離y_max為：4.0mm≤y_max≤15.0mm，且無量綱的攻度為：其中，l為葉片的翼型起點到翼型最大厚度間的距離，L為葉片的翼型弦長；葉片攻角α₀為：0°≤α₀≤20°；葉片滑翔角λ為：0°≤λ≤15°。

上述葉輪為閉式葉輪或半開葉輪。

上述葉片為直葉片或扭曲葉片。

上述葉片包括長葉片和/或短葉片。

根據(jù)茹可夫斯基定理，當(dāng)離心泵葉輪葉片表面速度換量不為零時，葉片內(nèi)將會產(chǎn)生升力，升力做功大小將直接影響離心泵產(chǎn)生的水力大小。因此，本發(fā)明主要通過升力系數(shù)來設(shè)計葉輪葉片內(nèi)部特征幾何參數(shù)，從而達到提高離心泵水力效率的目的。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有有益效果：

可有效提高離心泵葉輪葉片的升力做功，進而提高離心泵水力效率。

附圖說明

圖1為實施例1的閉式葉輪軸面圖；

圖2為實施例2的半開葉輪軸面圖；

圖3為實施例1的葉輪葉片位置圖；

圖4為實施例1中葉片某一流線截面圖；

圖5是實施例2帶有長短葉片的葉輪葉片位置圖；

圖6為傳統(tǒng)離心泵水力設(shè)計方法確定的離心泵葉輪示意圖，其中，圖（a）為葉輪軸面圖，圖（b）為葉片位置示意圖；

圖7為本發(fā)明方法確定的離心泵葉輪示意圖，其中，圖（a）為葉輪軸面圖，圖（b）為葉片位置示意圖。

圖中，1—葉輪前蓋板，2—葉輪后蓋板，3—閉式葉輪，4—長葉片，5—短葉片，6—半開式葉輪。

具體實施方式

下面將提供本發(fā)明方法的具體實施過程，步驟如下：

1、采用傳統(tǒng)離心泵葉輪水力設(shè)計方法確定離心泵葉輪的外形幾何參數(shù)，所述的外形幾何參數(shù)包括葉輪進口直徑D₁、葉輪出口直徑D₂、葉輪出口寬度b₂、葉輪進口安放角β₁、葉輪出口安放角β₂、葉片包角和葉片數(shù)Z。