[發明專利]一種軸流泵空間導葉入口安放角設置方法

有效

• 申請號: 202110281599.0
• 申請日: 2021-03-16
• 公開（公告）號: CN112901502B
• 公開（公告）日: 2021-11-26
• 發明（設計）人: 郭艷磊;楊從新;王巖;黎義斌;王秀勇
• 申請（專利權）人: 蘭州理工大學
• 主分類號: F04D3/00
• 分類號: F04D3/00;F04D29/18;F04D29/54
• 代理公司: 北京眾合誠成知識產權代理有限公司 11246
• 代理人: 劉妮

本發明公開了一種軸流泵空間導葉入口安放角設置方法，屬于軸流泵導葉設計技術領域，包括以下步驟：S1.對葉輪流體域進行建模，然后劃分網格，再設置邊界條件；S2.計算葉輪出口圓周方向分速度v_u2和軸面速度v_m2；S3.分別對不同圓柱面的v_u2和v_m2進行關于相應周長的加權平均計算，得出各圓柱面上v_u2和v_m2的平均值。

技術領域

本發明屬于軸流泵導葉設計技術領域，具體涉及一種軸流泵空間導葉入口安放角設置方法。

背景技術

目前軸流泵導葉設計，一般采取流線法，流線法采用圓柱無關性假設，對每個圓柱層導葉入口安放角分別求解，以上導葉入口安放角的計算方法有以下缺點：

整個設計基于圓柱無關性這一基本假設，即各個圓柱層面流動狀態互不相關，流動過程中無徑向流動，但在實際的流動過程中，由于靠近輪緣位置勢揚程遠遠大于靠近輪轂位置勢揚程，流道內不可避免地存在明顯的徑向流動；

不考慮無滑移邊界條件，假設各個圓柱面的軸面流速v_m相同。但在實際的流動過程中，輪緣和輪轂由于無滑移邊界的原因，其軸面速度為0m/s,且由流體力學可知，完全發展的管道流動，其軸面速度沿過流斷面呈拋物線分布，各圓柱面之間軸面速度梯度明顯，相差較大。

計算中，導葉入口圓周速度取v_u3＝v_u2(v_u2為葉輪出口圓周方向分速度)，而v_u2通過歐拉方程(g：重力加速度；H：泵揚程；u：圓周速度；η_h：水力效率)計算而來，其中H為設計揚程，η_h由經驗公式計算，然而實際情況是，一方面，囿于軸流泵設計方法依賴大量的經驗系數，設計者在設計軸流泵葉輪時無法保證葉輪在設計點工況揚程與設計揚程相同，導致實際v_u2與設計v_u2偏差較大；另一方面，設計中，同一圓柱面上按設計值取v_u2，然而軸流泵的葉片數有限，包角較小，其無法很好地控制流體沿著葉片方向流動，導致圓柱面上不同相位角處v_u2不同，這同樣導致實際v_u2與設計v_u2不同。

鑒于此，傳統導葉入口安放角計算方法獲得的結果與實際值存在較大偏差，進而導致導葉入口處沖擊損失增大而降低軸流泵的效率。

發明內容

本發明的目的在于提供一種軸流泵空間導葉入口安放角設置方法，解決現有技術中導葉入口安放角計算方法獲得的結果與實際值存在較大偏差，進而導致導葉入口處沖擊損失增大而降低軸流泵的效率的技術問題。

本發明提供了一種軸流泵空間導葉入口安放角設置方法，包括以下步驟：

S1.對葉輪流體域進行建模，然后劃分網格，再設置邊界條件；

S2.計算葉輪出口圓周方向分速度v_u2和軸面速度v_m2；

S3.分別對不同圓柱面的v_u2和v_m2進行關于相應周長的加權平均計算，得出各圓柱面上v_u2和v_m2的平均值，

式中，C為圓周長；

S4.又：

式中為導葉入口某一圓柱面軸面速度平均值，為導葉入口某一圓柱面圓周方向分速度平均值，且為葉片進口排擠系數得：

為導葉進口排擠系數。