[發明專利]一種新型雙向軸流泵翼型的設計方法

有效

• 申請號: 201410819687.1
• 申請日: 2014-12-25
• 公開（公告）號: CN104632716B
• 公開（公告）日: 2017-02-22
• 發明（設計）人: 魏洋洋;馬新華;馮琦;王偉;蔣小平;閆婧竹;張琳
• 申請（專利權）人: 江蘇大學
• 主分類號: F04D29/54
• 分類號: F04D29/54;F04D29/18
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及雙向軸流泵翼型設計技術領域，特別涉及一種基于ANSYS仿真設計的新型雙向軸流泵翼型的設計方法。

背景技術

在一些沿江濱湖、沿海地區以及南水北調工程中的許多泵站中，往往需要通過雙向抽水來實現引水跟排澇。目前，實現雙向抽水功能常用方式有3種：通過閘站來改變渠道實現雙向抽水，例如江都抽水站；采用雙層箱涵式或者“X”型流道結構來實現雙向抽水功能，例如諫壁等泵站；將單向泵的葉片調轉180°并將葉輪反轉來實現，例如秦淮新河泵站。

采用單向翼型的普通軸流泵反轉葉輪時也能實現反向抽水，但由于此時葉片的翼型處于反拱形態，再加上導葉的作用產生與葉輪轉向一致的預旋使得泵在反轉過程中出現振動、汽蝕、效率低、噪音大等現象，嚴重損壞了泵的使用壽命。

一般的普通軸流泵在正向運行時具有較高的效率，但在反轉時，效率很低，不僅不能滿足要求，更與國家節能的大政策明顯偏離，因此雙向軸流泵的設計與研究具有重大的意義。目前，國內外對雙向軸流泵的研究尚未成熟，對適合雙向軸流泵的翼型研究也相對較少。較為廣泛的雙向軸流泵一般都采用完全對稱的S型翼型，其特點是：翼型中弧線呈S型；沿弦長中心點反向對稱；結構單一且效率低。

發明內容

針對現有技術中存在的普通軸流泵翼型只能在正向運轉時達到較好的效果，反向運轉過程中出現振動、汽蝕、噪音以及對稱S型翼型效率偏低、抗汽蝕性能相對較差等問題；本發明提供新型雙向軸流泵翼型的設計方法，采用該翼型設計方法的軸流泵葉輪可以在雙向運行時均能達到較高的效率和綜合性能。

本發明是通過以下技術手段實現上述技術目的的。

一種新型雙向軸流泵翼型的設計方法，包括采用NACA翼型設計的普通軸流泵葉片，步驟如下：

(1)通過三坐標測量儀測得所述普通軸流泵葉片的輪轂到輪緣不同位置處翼型坐標，從而在xy坐標軸上繪制出相應的翼型，得到原始翼型；

(2)正向翼型的繪制：在所述xy坐標軸上，將所述原始翼型的骨線前緣點A放置在原點(0,0)處，將所述原始翼型放大N倍作為正向翼型，N取1～3；

(3)反向翼型的繪制：在所述xy坐標軸上，再次將所述原始翼型的骨線前緣點A放置在原點(0,0)處，將所述原始翼型縮小n倍，n取0.1～0.9；作其關于原點中心對稱的翼型作為反向翼型；

(4)新型雙向軸流泵翼型的繪制：平移反向翼型使得所述反向翼型骨線的前緣點B與正向翼型骨線的后緣點C重合，并確保正向翼型骨線的前緣點D和反向翼型骨線的后緣點E連線所成的弦線過原點且平行于x軸，得弦長為L的新型翼型；

以所述后緣點C為原點建立新的直角坐標系，在處做垂直于x軸的直線，與正向翼型的上下表面分別相交于點F和點G；在處做直于x軸的直線，且與反向翼型的上下表面分別相交于點H和點I；分別過點F和H做相切圓弧FJ、KH，圓弧FJ與KH在P點相交；同樣的，分別過點G和點I做相切圓弧GL、MI，圓弧GL與MI在點Q相交；刪除弧線FB、BH、GB、BI即得所述新型雙向軸流泵翼型。

進一步的，步驟(1)中所述原始翼型的相對拱度為2％～8％，相對厚度在5％～15％。

進一步的，步驟(1)中所述原始翼型的相對拱度為4％～6％，相對厚度在8％～12％。

進一步的，步驟(2)中所述原始翼型放大N倍作為正向翼型，N取1～1.5。

進一步的，步驟(3)中原始翼型縮小n倍，n取0.3～0.8。

本發明有益效果：

本發明所述的新型雙向軸流泵翼型的設計方法簡單、易操作；通過本方法所設計的新型雙向軸流泵翼型，相比S型對稱翼型在反向來流時，更符合流體力學的流動特性，能夠較好的解決現有雙向軸流泵在反向運轉時效率低、汽蝕性能低的不足。

附圖說明

圖1是原始翼型示意圖。

圖2是新型翼型示意圖。

圖3是新型翼型的后處理示意圖。

圖4是本發明的新型雙向軸流泵翼型示意圖。

圖5是實施例中新型雙向軸流泵翼型在正向來流時的速度矢量圖。

圖6是實施例中新型雙向軸流泵翼型在反向來流時的速度矢量圖。

圖7是對稱S型翼型的正向來流時的速度矢量圖。

圖8是對稱S型翼型的反向來流時的速度矢量圖。

附圖標記說明如下：

1-原始翼型，2-正向翼型，3-反向翼型，4-反向翼型骨線，5-正向翼型骨線，6-新型翼型，7-新型雙向軸流泵翼型，8-弦長。

具體實施方式