[發明專利]一種不等出口環量分布的軸流泵葉輪設計方法

有效

• 申請號: 201410351566.9
• 申請日: 2014-07-22
• 公開（公告）號: CN104165156A
• 公開（公告）日: 2014-11-26
• 發明（設計）人: 盛絳;歐鳴雄;嚴建華;滕國榮;朱連幫
• 申請（專利權）人: 江蘇雙達泵閥集團有限公司
• 主分類號: F04D29/18
• 分類號: F04D29/18;F04D29/66
• 代理公司: 江蘇縱聯律師事務所 32253
• 代理人: 蔡棟

技術領域

本發明專利涉及一種不等出口環量分布的軸流泵葉輪設計方法，具體的說，涉及一種具有流量大、效率高和高效區寬的軸流泵葉輪設計方法。

背景技術

軸流泵作為一種流量大、揚程低和效率高的泵產品，其在城市給排水、農田灌溉、冷卻水循環系統、噴水推進和大型水利工程等方面獲得廣泛應用。常規的軸流泵葉輪一般采用等出口環量設計方法，該方法設計的葉輪輪轂處的葉片安放角較大，從軸流泵葉片的輪轂到其外緣，整個葉片扭曲十分嚴重，流體介質在通過葉輪時，容易產生排擠等現象。尤其是隨著設計工況點流量和葉輪比轉速的增大，采用該方法設計的軸流泵效率較低，高效區范圍較窄，無法適應工況變化的場合，在實際工程應用中，該軸流泵的機組效率較低，并容易出現流動分離、回流和轉子振動等現象，嚴重限制了軸流泵機組的運行范圍，成為影響泵機組和系統穩定性的不利因素。

因此，為了解決常規軸流泵葉輪等出口環量設計方法所存在的問題，提高軸流泵葉輪的水力性能，本發明提出一種不等出口環量分布的軸流泵葉輪設計方法。本發明設計的軸流泵葉輪采用球型流道型式，葉輪輪轂為圓柱形結構，該結構型式有利于減輕輪轂側的流體排擠現象，增加葉輪的過流能力和汽蝕性能。本發明設計的不等出口環量軸流泵葉輪，通過關系，其輪轂處的葉輪出口軸向速度和圓周速度較常規等出口環量軸流泵葉輪相應速度值小，而葉輪外緣處的葉輪出口軸向速度和圓周速度較常規等出口環量軸流泵葉輪相應速度值大，該軸流泵葉輪具有效率高、高效區寬和必需汽蝕余量小的特點，有利于提高軸流泵機組的效率和穩定性，尤其適用于軸流泵機組的系統運行工況不穩定時的條件。此外，由于采用了球形的葉輪轉輪室結構，本發明設計的軸流泵葉輪還適用于可調節葉片的軸流泵機組，從而增大了該軸流泵的可運行范圍。

發明內容

本發明的目的在于提供一種不等出口環量分布的軸流泵葉輪設計方法，以改善葉輪出口的流動排擠情況，提高軸流泵的效率和高效區寬度，降低泵的必需汽蝕余量，以適用于流量大的可調節葉片型軸流泵機組，同時適用于泵機組運行工況不穩定時的條件，并提高軸流泵機組的運行穩定性。

為了解決以上技術問題，本發明采用的具體技術方案如下：

一種不等出口環量分布的軸流泵葉輪設計方法，其特征在于：根據葉輪設計工況點的流量Q、設計工況點的揚程H、葉輪旋轉角速度ω和翼型所在流面半徑r設計計算不同翼型所在流面半徑r處的葉輪出口環量Γ和葉輪翼型出口液流角β₂，通過二階多項式擬合獲得各參數的分布函數，并通過翼型出口液流角β₂的數值來控制葉輪出口環量Γ的分布，從而實現葉輪不等出口環量Γ的設計目標；葉輪的幾何尺寸參數、設計工況點性能參數及葉輪出口環量之間適合以下關系：

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