【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于水利工程
,涉及一种轴流泵叶轮及其设计方法,具体的说是涉及一种基于斜V对称翼型的双向轴流泵叶轮及其设计方法。
技术介绍
南水北调东线泵站工程由于扬程较低,大部分使用的是轴流泵。这些泵站工程中有很多泵站在抽水的同时需要兼顾排涝要求,实现泵站的反向抽水功能。采用传统的单向泵进行反向抽水,叶轮处于反拱状态,反向运行能量性能和汽蚀性能大幅降低,叶轮和导叶叶片严重的脱流现象引起剧烈的汽蚀、振动和噪声,威胁着泵站的安全稳定运行。为满足泵站反向运行与正向相同的运行要求,需要采用双向轴流泵叶轮。双向轴流泵叶轮设计不同于单向泵。已有大量参考文献表明,轴流泵翼型的改变对水泵性能的影响是全局性的,特别是对于双向泵翼型。双向泵在设计阶段是双向翼型的选择是重中之重,其直接决定了双向的能量性能和汽蚀性能。目前国内双向泵翼型主要有平板翼型,双向泵翼型设计主要有圆弧对称翼型,其设计较为简单。双圆弧对称翼型如图1所示;翼型圆弧骨线设计如图2所示。在双向泵设计时通过改变翼型厚度将平板翼型调成流线型,但是该翼型绕流不好,叶片背面脱流严重,反向运行能量性能尚可,但是汽蚀性能明显较差。
技术实现思路
本专利技术针对现有双向轴流泵翼型绕流不好、叶片脱流严重、汽蚀性能差等不足,提出一种基于斜V对称翼型的双向轴流泵叶轮及其设计方法,能兼顾反向性能要求,适用于低扬程泵站运行,能量性能和汽蚀性能可得到进一步的提升。本专利技术的技术方案是:一种基于斜V对称翼型的双向轴流泵叶轮,其特征在于:所述叶轮由叶片和轮毂构成,所述叶轮的轮缘直径为300mm,轮毂比为0.4667,所述叶片数量为4片,所述 ...
【技术保护点】
一种基于斜V对称翼型的双向轴流泵叶轮,其特征在于:所述叶轮由叶片和轮毂构成,所述叶轮的轮缘直径为300mm,轮毂比为0.4667,所述叶片数量为4片,所述叶片均布在所述轮毂的圆周方向,所述叶片翼型是斜V对称翼型,其单边翼型中线呈斜V形状,轮毂侧翼型最大厚度为12mm,轮缘侧翼型最大厚度为6mm,中间翼型断面最大厚度按线性变化。
【技术特征摘要】
1.一种基于斜V对称翼型的双向轴流泵叶轮,其特征在于:所述叶轮由叶片和轮毂构成,所述叶轮的轮缘直径为300mm,轮毂比为0.4667,所述叶片数量为4片,所述叶片均布在所述轮毂的圆周方向,所述叶片翼型是斜V对称翼型,其单边翼型中线呈斜V形状,轮毂侧翼型最大厚度为12mm,轮缘侧翼型最大厚度为6mm,中间翼型断面最大厚度按线性变化。2.如权利要求1所述的一种基于斜V对称翼型的双向轴流泵叶轮的设计方法,其特征在于,包括如下设计步骤:步骤A:双向轴流泵翼型设计;步骤B:双向轴流泵叶轮设计。3.如权利要求2所述的一种基于斜V对称翼型的双向轴流泵叶轮的设计方法,其特征在于,步骤A所述的双向轴流泵翼型设计包括如下步骤:(1)翼型骨线设计:翼型骨线如图1所示,在翼型骨线上取10个点,每个点x/L间隔值取10%,以圆弧翼型为基准,得到Y/F对应的十个数据值;(2)拱度比确定:拱度比F/L确定,F/L取4%;(3)翼型加厚:翼型最大厚度取H=3.26F,其余各点厚度按线性插值分布,翼型最大厚度位置取单边翼型50%的位置处;(4)翼型设计:(4-1)以Y/F的10个数据值为设计变量;(4-2)翼型的升阻比为目标;(4-3)通过isight调用cfx软件进行翼型优化;(5)斜V翼型中线坐标值如表1所示:表1 斜V翼型中线坐标值4.如权利要求2所述的一种基于斜V对称翼型的双向轴流泵叶轮的设计方法,其特征在于,步骤B所述的双向轴流泵叶轮设计包括如下步骤:(1)确定翼型断面:在轴流泵叶片设计时,将轴流泵叶片分成若干个翼型断面,在各二维翼型断面设计成功之后,将各翼型断面组合成三维叶片,翼型断面数越多,轴流泵叶片设计相对更为准确,翼型断面选取7个断面;从轮毂到轮缘7个翼型断面半径值见表2:表2 各翼型断面半径(2)确定轴向速度分布和环量分布,轴面速度Vm按下式计算: V m = 4 Q π ( D 2 - dh 2 ) - - - ( 7 ) ]]>式中Q为流量、D为叶轮外径、Dh为轮毂直径;叶轮环量Γ根据泵基本方程式求得 Γ = ...
【专利技术属性】
技术研发人员:汤方平,石丽建,杨帆,谢荣盛,谢传流,张文鹏,
申请(专利权)人:扬州大学,
类型:发明
国别省市:江苏;32
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