[發明專利]一種錯列分層式非均勻對稱的導葉結構

在審

• 申請號: 202110533721.9
• 申請日: 2021-05-17
• 公開（公告）號: CN113187764A
• 公開（公告）日: 2021-07-30
• 發明（設計）人: 陳金波;高波;張寧;倪丹
• 申請（專利權）人: 江蘇大學
• 主分類號: F04D29/40
• 分類號: F04D29/40;F04D29/66
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明涉及一種錯列分層式非均勻對稱的導葉結構。該導葉結構設有中間肋板，其位于導葉前、后蓋板中間，將葉片分成兩個獨立部分葉片A和葉片B，位于中間肋板兩側，通過旋轉將葉片A和葉片B錯開成特定角度β，錯列分層的兩部分葉片均沿圓周方向非均勻對稱布置，通過中間肋板及葉片旋轉錯列后，最終形成獨特的錯列分層式非均勻對稱的導葉結構。本發明可以有效地降低葉輪?導葉的動靜干涉作用，并一定程度上減弱泵運行時由葉輪導葉動靜干涉所產生的振動噪聲，同時可以有效地提升導葉出口的流動均勻性，降低水力損失，最終提高泵的運行效率及穩定性。

技術領域

本發明涉及一種錯列分層式非均勻對稱的導葉結構，其可以被應用在正反導葉、徑向導葉、空間導葉的設計中，該分層設計方法也可以應用在葉片式流體機械葉輪的設計中，包括葉片泵、風機、風扇等領域。

背景技術

導葉體也叫導流殼，被用于各種井用泵(深井泵、潛水泵)和導葉式混流泵，其內部流動復雜，是泵能量轉換的重要環節。導葉起到把葉輪出口液體收集起來并送到下級葉輪進口或出口管路、轉換速度能為壓力能、消除速度環量的作用。非設計工況下，導葉葉片進口存在大量的回流和旋渦，內部流動復雜，尤其在空間導葉吸力面存在大量的二次流，產生較大的水力損失，影響泵的效率，其是泵重要的流動損失源。與此同時，受葉輪和導葉動靜干涉作用的影響，這些二次流、旋渦等現象更會加劇流體誘發的泵體振動，降低泵的運行穩定性。

目前針對導葉結構的研究主要集中于葉片型線、幾何參數、葉片數等因素的優化方面，均以葉片沿圓周均勻布置的導葉體為研究對象，尚未從葉片的布置結構出發研究導葉性能，以進一步提高導葉體的效率及其與葉輪、壓水室的匹配性能。因此打破傳統設計對導葉體進行結構重構，對提高水力性能，降低葉輪-導葉的動靜干涉作用，對提高泵的運行穩定性具有重要的工程意義。

發明內容

為了進一步提高泵的能量性能，并抑制其非定常內流誘發的激勵能量，本發明提出了一種錯列分層式非均勻對稱的導葉結構，該導葉結構簡單、合理、可操作性強，可以有效地降低葉輪-導葉的動靜干涉作用，進一步提升泵運行的平穩性。

本發明提出一種錯列分層式非均勻對稱的導葉結構，該導葉結構設有中間肋板，其位于導葉前、后蓋板中間，將葉片分成兩個獨立部分葉片A和葉片B，位于中間肋板兩側，通過旋轉將葉片A和葉片B錯開成特定角度β，該角度與導葉葉片數Z有關，其取值范圍為90°/Z～180°/Z；錯列分層的兩部分葉片均沿圓周方向非均勻對稱布置，以第一片葉片為起點，沿葉輪旋轉方向，第一片葉片的出口邊所在半徑和垂直中心線之間夾角為α，α最佳安放角度為0～15°，導葉葉片數為4～20。其余葉片出口邊所在半徑與上級葉片出口邊所在半徑的夾角θ_i符合周期性三角函數變化關系，即θi＝θ+A×sin(iθ)，i為奇數；θi＝θ+A×cos(iθ)，i為偶數；且所有葉片夾角之和為360°；通過中間肋板及葉片旋轉錯列后，最終形成獨特的錯列分層式非均勻對稱的導葉結構。

導葉葉片A固定在導葉后蓋板上，導葉葉片B固定在導葉前蓋板上。

所述中間肋板位于導葉流道的中心，其起始于葉片進口邊，終止于葉片出口邊。

所述中間肋板的厚度與葉片平均厚度有關，其取值范圍為葉片平均厚度的0.5～1.0倍。

所述夾角θ_i變化符合正弦、余弦函數，計算公式如下：

θ_i＝θ+A×sin(iθ)(i為奇數)；θ_i＝θ+A×cos(iθ)(i為偶數)；∑θ_i＝360°。

其中：θ為給定葉片數條件下，導葉葉片沿圓周均勻對稱布置角度；θ_i為葉片非線性對稱布置角度；A為均勻對稱布置與非線性對稱布置角度變化最大值，其取值范圍為5～15°；i為葉片次序。

所述導葉葉片的進出口包括安放角、包角在內的結構參數均相同。