[發明專利]一種用于降噪的離心泵仿生扭曲葉片凹坑布置方法及葉片有效

申請號：	202011139125.4	申請日：	2020-10-22
公開（公告）號：	CN112160935B	公開（公告）日：	2021-12-21
發明（設計）人：	代翠;仇俊峰;董亮;陳怡平;王照雪	申請（專利權）人：	江蘇大學
主分類號：	F04D29/24	分類號：	F04D29/24;F04D29/66
代理公司：	暫無信息	代理人：	暫無信息
地址：	212013 江***	國省代碼：	江蘇;32
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摘要：
搜索關鍵詞：	一種用于離心泵仿生扭曲葉片布置方法
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【說明書】：

本發明一種用于降噪的離心泵仿生扭曲葉片凹坑布置方法及葉片，選擇仿生原型；確定仿生區域：將仿生凹坑的起始位置布置在葉片工作面出口，仿生凹坑的終止位置布置在光滑葉片的流體分離線區域；確定仿生凹坑的直徑和間距：通過選取的仿生體表面面積與仿生葉片仿生區域的面積的比值作為參照，確定仿生凹坑直徑、間距范圍，再確定凹坑直徑、凹坑間距的具體數值；布置仿生凹坑：確定仿生凹坑布置方式，采用矩形順排陣列布置，將凹坑以組為單位依次布置。相較于以往布置方式，本發明降噪效果更好，更適用扭曲葉片復雜的流動情況。

技術領域

本發明屬于流體機械領域，尤其涉及一種用于降噪的離心泵仿生扭曲葉片凹坑布置方法及葉片。

背景技術

離心泵是一種典型的葉片式流體機械，在人們日常生活與生產實踐中有著廣泛的應用。流動噪聲是離心泵產生的主要噪聲之一，嚴重影響人們的聽力與身體健康。流動噪聲的產生與離心泵葉片和流體強烈的相互租用形成的壓力脈動有關，目前對于減小流動噪聲的部分研究集中在葉片非光滑表面仿生上。

現有研究表明，在葉片上布置仿生凹坑結構可以有效的減小凹坑布置附近的速度梯度，并抑制近壁流體從層流向湍流的轉捩，改變流動結構，從而達到降噪效果。目前凹坑仿生結構的布置方法主要是在圓柱葉片上采用徑向間距與軸向間距以及投影方法，但這種方法難以在葉片結構復雜的扭曲葉片上使用，且現有布置凹坑仿生結構的目的多為減阻，缺少對離心泵葉片流動噪聲的研究。

發明內容

針對上述技術問題，本發明提供一種用于降噪的離心泵仿生扭曲葉片凹坑布置方法及葉片，選用體表帶有凹坑結構的蜣螂作為仿生原型，仿生凹坑的起始位置布置在葉片工作面出口，終止位置布置在光滑葉片的流體分離線區域，并將光滑葉片表面流場變化較小的區域作為一組布置相同直徑的凹坑，以此減小布置難度。基于選取的仿生體表面積與葉片仿生區域的面積的比值作為參照，確定仿生凹坑直徑、間距范圍，并且考慮到葉輪內實際流動特征沿流向不斷改變，提出適用于扭曲葉片的凹坑布置方式來布置凹坑。相較于以往布置方式，本發明降噪效果更好，更適用扭曲葉片復雜的流動情況。

一種用于降噪的離心泵仿生扭曲葉片凹坑布置方法，包括以下步驟：

選擇仿生原型；

確定仿生區域：將仿生凹坑的起始位置布置在葉片工作面出口，仿生凹坑的終止位置布置在光滑葉片的流體分離線區域；

確定仿生凹坑的直徑和間距：通過選取的仿生體表面面積與仿生葉片仿生區域的面積的比值作為參照，確定仿生凹坑直徑、間距范圍，再確定凹坑直徑、凹坑間距的具體數值；

布置仿生凹坑：確定仿生凹坑布置方式，采用矩形順排陣列布置，將凹坑以組為單位依次布置。

上述方案中，所述選擇仿生原型步驟中，選用體表帶有凹坑結構的蜣螂作為仿生原型。

上述方案中，所述確定仿生區域步驟中，所述分離線為葉片流體的分離點作為基點沿葉片工作面展向延伸形成的。

上述方案中，所述確定仿生凹坑的直徑和間距的步驟中，凹坑直徑、凹坑間距的具體數值的確定具體為：

仿生凹坑結構在流向上均分為n組，同組內的變量值保持相同，每組凹坑直徑沿葉片出口到葉片流體分離線分別為d₁，d₂，d₃…d_n，d₁＜d₂＜d₃…＜d_n，取每組展向寬度的平均值為凹坑直徑由公式確定，并將間距轉換為無量綱參數：u為橫向間距，v為縱向間距。

進一步的，所述無量綱參數：

上述方案中，所述布置仿生凹坑的步驟中，確定仿生凹坑布置方式具體為：

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