[發(fā)明專利]一種具有高溶氣性能的泵噴水推進器葉輪

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410669137.6
• 申請日: 2014-11-20
• 公開（公告）號: CN104386230A
• 公開（公告）日: 2015-03-04
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 倪永燕;李冬琴;范露
• 申請（專利權(quán)）人: 江蘇科技大學(xué)
• 主分類號: B63H11/08
• 分類號: B63H11/08
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務(wù)所(普通合伙) 32204
• 代理人: 李曉靜

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種用于船用泵噴水推進裝置的葉輪，具體涉及一種具有高溶氣性能的泵噴水推進器葉輪。

背景技術(shù)

目前，泵噴水推進器作為一種新型的船舶推進裝置，主要用于高速客輪、滑行艇等具有表面效應(yīng)特性的現(xiàn)代高性能船舶。具有表面效應(yīng)特性的船舶由于速度高、具有噴濺特性，因此在巡航中，近船體流場通常呈現(xiàn)為氣液兩相流動的形式。由此，由船底側(cè)汲水的泵噴水推進器的氣液兩相流輸送能力尤其是葉輪對上游氣液兩相流體的吸入能力對船舶的穩(wěn)定、高速有效地巡航具有非常重要的作用。

現(xiàn)有技術(shù)中的泵噴水推進器葉輪，均是采用葉片均勻布置的葉輪，這種葉輪葉片的布置方式是借用葉片泵設(shè)計的傳統(tǒng)設(shè)計方法，目的是為了使徑向力盡可能小，葉輪上下游的壓力脈動盡可能低。但是對于要求處理具有氣液兩相特性的介質(zhì)而言，這種葉輪葉片布置方法無法充分利用葉輪葉片做功所形成的剪切力。本發(fā)明正是克服現(xiàn)有技術(shù)中本領(lǐng)域技術(shù)人員的技術(shù)偏見，首次提出這種葉片周向?qū)ΨQ但不均勻布置的新方案”。

發(fā)明內(nèi)容

發(fā)明目的：為了克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，本發(fā)明提供一種具有高溶氣性能的泵噴水推進器葉輪，以使具有表面效應(yīng)特性的高速客輪、滑行艇等現(xiàn)代高性能船舶具有穩(wěn)定、高速有效的巡航能力。

技術(shù)方案：為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的一種具有高溶氣性能的泵噴水推進器葉輪，包括第一葉片組和第二葉片組，第一葉片組和第二葉片組分別包含兩個周向均勻布置的葉片，第一葉片組所在的第一中心線和第二葉片組所在的第二中心線之間形成夾角θ，所述夾角θ不是90°。

進一步的，所述夾角θ的取值范圍為70°<θ<80°。

最為最佳方案，所述夾角θ為78°。

所述葉片為大側(cè)斜螺旋槳葉片，葉片輪緣處葉柵稠密度為0.4。

所述葉輪為整體鑄造型式，或者通過螺栓將葉片與輪轂連接組成葉輪

本發(fā)明的工作過程如下：水流被葉輪做功吸入，葉輪會對水流施加與葉片通過頻率一致的動態(tài)連續(xù)作用力，該作用力會使流體所具有的動態(tài)能量向上游傳播到泵噴水推進器的吸入口。由于受船舶噴濺以及表面效應(yīng)的影響，泵噴水推進器的進口通常為氣液兩相流態(tài)。由葉輪作用所形成的液體中的壓力波動越大，速度剪切越大，泵噴水推進器輸送氣液兩相流動的能力就越好。本發(fā)明的作用就是在泵噴水推進器的進口形成盡可能大的速度剪切。

有益效果：本發(fā)明的具有高溶氣性能的泵噴水推進器葉輪，由四個中心對稱但不是均勻布置的葉片組成，因此徑向力平衡(徑向力為0)，系統(tǒng)運行穩(wěn)定；葉片的周向非均勻布置使其對葉輪上游形成盡可能大的壓力波動，從而形成較大的壓力梯度和速度剪切，大大提高泵噴水推進器的溶氣能力。本發(fā)明能夠有效提高泵噴水推進器的氣、液兩相輸送能力，能夠使船舶具有穩(wěn)定、高速有效的巡航能力，尤其適用于高速客輪、滑行艇等現(xiàn)代高性能船的泵噴水推進裝置。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為每組葉片(相對的兩個葉片)對其上游流體作用形成的壓力波動數(shù)值計算結(jié)果圖；

圖3為夾角θ為90°時葉輪對流體作用形成的壓力波動數(shù)值計算結(jié)果圖；

圖4為夾角θ為78°時葉輪對流體作用形成的壓力波動數(shù)值計算結(jié)果圖；

圖5為夾角θ為75°時葉輪對流體作用形成的壓力波動數(shù)值計算結(jié)果圖；

圖6為夾角θ為80°時葉輪對流體作用形成的壓力波動計算結(jié)果圖。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作更進一步的說明。

如圖1所示，本發(fā)明的一種具有高溶氣性能的泵噴水推進器葉輪，包括第一葉片組和第二葉片組，第一葉片組和第二葉片組分別包含兩個中心對稱的葉片，葉片為大側(cè)斜螺旋槳葉片，葉片輪緣處葉柵稠密度為0.4，第一葉片組所在的第一中心線和第二葉片組所在的第二中心線之間形成夾角θ，所述夾角θ不是90°。如圖2所示，每組葉片(相對的兩個葉片)對其上游流體作用形成的壓力波動數(shù)值計算結(jié)果，該圖表明葉片對流體形成周期性的壓力作用(圖中展示了3個周期)，最大波動幅值約為7.4kPa。

現(xiàn)有技術(shù)的葉輪結(jié)構(gòu)中，葉片數(shù)為四個，四個葉片均勻分布，兩個葉片組形成夾角θ為90°。此時，葉輪對流體形成的壓力波動如圖3所示。由圖3可以看出，雖然葉片通過頻率增加了一倍，但是由于相位相差90°，壓力波動的絕對值變化并不大，此時得到的壓力最大波動值為8.8kPa，略高于一對葉片的壓力波動值。