[發明專利]一種流道內帶階梯整流裝置的混流泵葉輪

有效

• 申請號: 201910137052.6
• 申請日: 2019-02-25
• 公開（公告）號: CN109882444B
• 公開（公告）日: 2020-08-28
• 發明（設計）人: 李偉;季磊磊;施衛東;朱勇;周嶺;楊勇飛;李恩達
• 申請（專利權）人: 江蘇大學
• 主分類號: F04D29/18
• 分類號: F04D29/18;F04D29/66
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明公開了一種流道內帶階梯整流裝置的混流泵葉輪，葉輪輪轂的前端安裝有輪轂導流端，葉片安裝在所述葉輪輪轂上，葉片上設有階梯整流裝置，階梯整流裝置是由若干個整流刀片組成，整流刀片的長度和曲率隨葉輪流道的結構依次變化；整流刀片沿徑向方向由葉片輪緣至葉輪輪轂的方向分布的為輪緣階梯整流段；整流刀片沿徑向方向由葉輪輪轂至葉片輪緣的方向分布為失速渦階梯整流段；整流刀片在軸向方向由葉輪進口至葉輪出口方向分布，不改變原有混流泵葉輪流道的水力設計結構，通過在葉輪流道中增加了階梯整流裝置，改善混流泵在近失速工況點附近葉輪流道內的流場結構，消除葉輪流道內的失速渦團并阻止失速工況下失速渦團在不同葉輪流道間的傳播。

技術領域

本發明屬于流體機械技術領域，尤其涉及一種流道內帶階梯整流裝置的混流泵葉輪。

背景技術

混流泵由于流量大和揚程適中，廣泛應用于農田排灌、防澇排洪、工業市政、污水處理、造紙等各個領域。目前，在混流泵設計領域通常采用與軸流泵相似的等環量設計方法，不考慮相鄰軸面間的流體流動過程中的慣性作用和介質交換，但在實際運行過程中，由于混流泵采用軸向進流和斜向出流結構，采用這種方式設計的葉輪在運行過程中，不同軸面間的流體不可避免的發生碰撞和能量交換，因而葉輪流道內部容易發生不穩定流動。特別是運行在失速工況點附近的混流泵，混流泵裝置的揚程急劇降低，出現“馬鞍形”流量-揚程曲線。眾多研究表明，葉輪內不穩定流動產生的根源是旋渦結構的產生，而在失速工況下，失速渦團的產生和在不同流道間發生竄流則是加劇混流泵在失速工況點附近揚程發生驟降的根源。當混流泵運行在失速工況點附近時，在葉輪進流管內部還容易產生進口旋流和畸變流，這些不穩定進流通常圍繞進流管內壁流入葉輪，使得靠近葉輪輪緣處的流體進入葉輪時具有一定的沖角，不僅降低葉輪的做功能力還加劇了能量損失。因此，在采用傳統混流泵葉輪等環量設計方法進行混流泵設計時，為了減少混流泵運行在近失速工況點附近時葉輪流道內的旋渦和失速渦，改善葉輪進口輪緣處的流場，提高混流泵在失速工況點附近的性能，需創新設計一種葉輪流道內的整流裝置來提高混流泵在失速工況點的性能。

目前，專利名稱為智能物聯網水肥一體機(CN206790983U)公開了一種整流器，包括整流葉輪和閥壁。但該整流器中的整流葉輪和混溶葉片之間為相對固定結構，增加了工作部件，其作用也僅僅是為了使整流后的水流流速增大，提高噴流速度，將水和肥充分混合。上述專利采用的技術手段和技術方法無法改善失速工況附近混流泵葉輪內不穩定流場的產生，因而無法應用在混流泵上。

發明內容

本發明根據現有技術中存在的問題，提出了一種流道內帶階梯整流裝置的混流泵葉輪，目的在于改善混流泵在近失速工況點附近葉輪流道內的流場結構，消除葉輪流道內的失速渦團并阻止失速工況下失速渦團在不同葉輪流道間的傳播，提供一種流道內帶階梯整流裝置的混流泵葉輪，從而實現混流泵在近失速工況點處平穩運行。

本發明所采用的技術方案如下：

一種流道內帶階梯整流裝置的混流泵葉輪，包括葉輪輪轂和葉片，所述葉輪輪轂的前端安裝有輪轂導流端，所述葉片安裝在所述葉輪輪轂上，所述葉片上設有階梯整流裝置，所述階梯整流裝置是由若干個整流刀片組成，所述整流刀片的長度和曲率隨葉輪流道的結構依次變化；所述整流刀片沿徑向方向由葉片輪緣至葉輪輪轂的方向分布的為輪緣階梯整流段4a；所述整流刀片沿徑向方向由葉輪輪轂至葉片輪緣的方向分布為失速渦階梯整流段 4b；所述整流刀片在軸向方向由葉輪進口至葉輪出口方向分布；

進一步，最靠近葉片輪緣的整流刀片與葉片輪緣之間的距離h_i大于10％的葉片高度H；最靠近葉輪輪轂的整流刀片與葉輪輪轂之間的距離h_o大于10％的葉片高度H。

進一步，所述整流刀片的數量為5～10片；

進一步，所述整流刀片之間等距離布置；

進一步，所述整流刀片的寬度L沿流體流動方向呈比例依次增加，且比例因子不大于 1.2；