[發明專利]一種離心泵圓柱形葉片的設計方法

有效

• 申請號: 201610053105.2
• 申請日: 2016-01-26
• 公開（公告）號: CN105715581B
• 公開（公告）日: 2018-04-24
• 發明（設計）人: 明加意;董亮;劉厚林;代翠;肖佳偉;趙宇琪;黃志輝
• 申請（專利權）人: 江蘇大學
• 主分類號: F04D29/24
• 分類號: F04D29/24
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及一種離心泵圓柱形葉片的制備方法，特別是涉及一種離心泵圓柱形葉片的設計方法。

背景技術

利用傳統變角螺旋線方程繪制得到的型線：

傳統變角螺旋線型線方程為：

式中：葉片包角；β₁-葉片進口安放角；β₂-葉片出口安放角；r₁-葉片內徑；r₂-葉片外徑；k-指數；θ-極角。

在滿足邊界條件：的情況下，指數k和包角互相關。給定包角可以得到指數k的值：給定指數k，同樣可以得到包角的值：

當k＜0時，在極角θ趨于無窮小的情況下，極徑r為無窮大，不滿足要求；

當k＝0時，傳統變角螺旋線型線方程簡化為葉片安放角恒為β₁的等角螺旋線；不滿足要求；

當k＞0時，可以得到傳統變角螺旋線型線中包角的取值范圍，包角取值介于與之間，其中

式中：葉片包角所能取的最小值；葉片包角所能取的最大值。

低比轉速離心泵由于葉輪流道狹窄，葉輪葉片廣泛采用造型相對簡單的圓柱形葉片，圓柱形葉片工作面或背面的輪廓線為葉片型線。在確定葉片內外徑和葉片進出口安放角的情況下，低比轉速離心泵的葉輪葉片型線一般采用變角螺旋線，但采用傳統變角螺旋線繪制的葉片型線存在一定的不足：即在葉片包角選擇不當的情況下，葉片型線的安放角在隨極徑變化時容易在進口發生突變，導致葉片表面出現嚴重的脫流現象，降低離心泵的水力性能。

有必要尋找一種能與傳統變角螺旋線方程相互補的新型變角螺旋線方程，實現根據需要選取不同的變角螺旋線方程，提高葉片型線質量，從而起到改善泵內流動狀況，提高低比轉速離心泵工作時的效率以及運行平穩性的性能指標。

發明內容

為解決上述問題，本發明提出了一種離心泵圓柱葉片的設計方法。通過改變葉片安放角函數，從而得到一種與傳統變角螺旋線方程互補的新型變角螺旋線型線方程，拓寬了葉片包角的取值范圍，提高了利用變角螺旋線線型繪制的葉片型線的質量，改善了離心泵內部流動狀況，提高效率和運行時的穩定性。

本發明是通過以下技術方案實現的：

一種離心泵圓柱形葉片的設計方法，低比轉速離心泵設計參數為Q；H；n；η；包括如下步驟：

步驟1)葉片參數的確定：確定r₁，r₂，β₁，β₂；其中，r₁-葉片內徑；r₂-葉片外徑；β₁-葉片進口安放角；β₂-葉片出口安放角；

步驟2)葉片數的確定：根據公式代入葉片參數：r₁，r₂，β₁，β₂求出z，圓整z，其中：z-葉片數；

步驟3)變角螺旋線方程的確定：

新型變角螺旋線方程與傳統變角螺旋線方程滿足邊界條件：

在指數k＝1時，

包角對應為或即

若則選定新型變角螺旋線方程

選定指數k_a，得出包角將圓整，得到

包角代入

從而確定變角螺旋線方程

若則選取傳統變角螺旋線方程；

選定指數k_b，得出包角將圓整，得到

將包角代入

從而確定變角螺旋線方程

步驟4)根據步驟3)確定的變角螺旋線方程，利用三維繪圖軟件繪制葉片工作面型線；

步驟5)依據步驟4)得到的葉片工作面型線，根據葉片厚度要求，利用三維繪圖軟件旋轉工作面型線得到葉片背面型線；

步驟6)根據步驟4)繪制出的葉片工作面型線和步驟5)葉片背面型線，通過鑄造制備出葉片。

進一步的，步驟3)中指數k應在[1，4)范圍內取值。

進一步的，所述步驟4)和步驟5)中三維繪圖軟件為UG。

有益效果：

1.拓寬了葉片包角的取值范圍，提高了利用變角螺旋線線型繪制的葉片型線的質量，改善了離心泵內部流動狀況，提高效率和運行時的穩定性。

2.當k∈[1，4)時，包角的取值既能涵蓋較大的包角取值范圍，又能較好的分布在分界點附近。