一种高扬程轴流泵叶轮水力设计方法技术

本发明专利技术涉及一种高扬程轴流泵叶轮水力设计方法，提供叶轮的主要几何参数，包括轴流泵叶片最大厚度δmax、型线半径R、叶轮叶片数z、叶轮轮毂侧叶栅稠密度Sh、叶轮轮缘侧叶栅稠密度S0、叶片进口安放角β1、叶片出口安放角β2、叶片进口轴面速度vm1、叶片出口轴面速度vm2、叶片出口处圆周分速度vu2、叶轮直径D、叶轮轮毂比Rd、叶轮扬程系数Ψ、叶轮进口处轮毂直径d2、叶轮轮毂扩散角α、叶轮圆螺母高度hb、叶片出口安放角系数Kβ2、叶片进口安放角系数Kβ1、叶片不同截面的翼型的选择等。采用本发明专利技术设计的轴流泵的叶轮不仅提高了叶轮的扬程，同时还提高了轴流泵的抗空化性能。而且有助于计算机编程，能很大程度上取代轴流泵原来相似设计法和速度系数法。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种轴流泵的主要零件的设计方法，特别涉及一种高扬程轴流泵叶轮水力设计方法。该轴流泵的扬程较高和抗空化性能好，适用于农业灌溉、市政给排水、火电、石油化工企业用于循环供水、工艺供水和区域性调水等领域，尤其是核电领域。
技术介绍
轴流泵是叶片泵的一种，具有占结构简单、占地面积小、流量大以及效率高等特性，轴流泵的比转数在500～1600，目前其应用范围也开始逐渐向其他泵类产品的领域拓展。轴流泵主要适用于农业排灌、市政给排水、火电、核电、石油化工企业等用于循环供水、工艺供水和区域性调水等领域。而目前轴流泵的流量高，但是扬程相对较低。随着新能源的发展，核电应用越来越广泛，而且还将成为我国能源事业的重要支柱。但是目前考虑到大流量时，扬程却达不到要求；扬程达到要求时，流量确相对来说较小。所以说大流量高扬程的泵是核电行业急需的。现有技术的轴流泵叶轮的水力设计方法没有给出系统的设计方法，而且设计出来的叶轮扬程较低，而且在很大程度上仍要依赖于经验公式，可操作性不强，过分依赖工程技术人员的经验。很难满足高扬程和抗空化性能好的要求，而且很难做到计算机编程应用和计算机辅助设计。如今轴流泵是核电行业中的一个热门领域，仅仅依靠改造叶轮形状有时不能满足提高其扬程及抗空化性能，需要对轴流泵叶轮的水力设计方法做进一步完善。申请号为02133456.0号的中国专利技术专利中公开了一种“轴流泵叶轮叶片”，该专利技术涉及一种新型轴流泵叶轮叶片，这种设计方法只给出了叶轮叶片的参数的具体实施办法，其他参数还是依赖工程技术人员的经验，没有给出系统的、精确的设计方法，而且很难做到计算机编程应用和计算机辅助设计。申请号为201410481735.0号的中国专利技术专利公开了一种多相混输轴流泵叶轮的多工况设计方法，本专利技术涉及一种多相混输轴流泵叶轮的多工况设计方法，将所述轴流叶轮的凡何参数与所述轴流泵的多个工况的性能要求联系到一起。但是此专利只涉及轴流泵叶轮的几个参数，并没有给出完全的轴流泵叶轮的参数的设计方法。申请号为201310744652.1号的中国专利技术专利公开了一种双向轴流泵叶轮优化设计方法，本专利技术公开一种双向轴流泵叶轮优化设计方法，在传统流线法设计轴流泵叶轮的基础上，通过对翼型和叶轮平面图的优化来改进双向轴流泵叶轮性能，达到同时提高双向轴流泵叶轮效率和抗汽蚀性能的目的。这种设计方法不仅使斜流泵叶轮标准化和系统化，还满足水利和市政工程对斜流泵多参数工况的要求。但是，专利技术人在该专利中也没有给出轴流泵叶轮的基本参数的系统的、精确的设计方法，很大程度上还是依赖原来的相似设计法和速度系数法。针对上述存在的缺陷，本专利技术人专利技术了一种高扬程轴流泵叶轮水力设计方法，不仅给出了轴流泵叶轮参数系统的、精确的设计方法，还解决了轴流泵低扬程和空化的问题，提高轴流泵的扬程和空化性能，延长泵的使用寿命和维修周期，最重要的是有助于计算机编程应用和计算机辅助设计，能很大程度上取代轴流泵原来的相似设计法和速度系数法。专利技术目的随着我国经济的快速发展和全球能源的日益减少，如何节约能源已成为人们越来越关注的问题。目前国内对于泵类产品的需求量很大，每年发电量的20％～25％都会消耗在泵类产品上。如何实现轴流泵在保证大流量的同时，进一步拓宽高效区，并能提高扬程，已经成为当前轴流泵发展的紧迫问题。现有设计方法，理论设计与实际模型出入较大，很难达到预想效果。本专利技术的目的在于提高轴流泵扬程，增强轴流泵抗空化性能，增长泵的寿命和维修周期，以减少检修人员的工作量。还有助于计算机编程应用和计算机辅助设计，能很大程度上取代轴流泵原来相似设计法和速度系数法，而且计算更精确，使理论设计与实际模型更符合。
技术实现思路
为了解决上述问题，本专利技术提供了一种轴流泵叶轮水力设计方法。通过改善叶轮的几个重要参数的设计方法，改善流动情况，提高轴流泵的扬程和空化性能。实现上述目的所采用的技术方案是：(1)叶轮扬程系数ψψ=0.8487e[-(ns-912.2910.7)2]+3.95e[-(ns+52933249)2]---(1)]]>式中：ψ-叶轮扬程系数；ns-比转数；(2)叶轮轮毂比RdRd=dhD=0.8234ψ3-0.3658ψ2+0.04459ψ+0.001323ψ3-0.3382ψ2+0.003165ψ+0.008626---(2)]]>式中：Rd-叶轮轮毂比；dh-叶轮轮毂直径，米；D-叶轮直径，米；ψ-叶轮扬程系数；(3)叶轮直径DD={9.772e[-(ns+24963053)2]-12.84e[-(ns-23381688)2]本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高扬程轴流泵叶轮水力设计方法，提供叶轮的主要几何参数，包括轴流泵叶片最大厚度δmax、型线半径R、叶轮叶片数z、叶轮轮毂侧叶栅稠密度Sh、叶轮轮缘侧叶栅稠密度S0、叶片进口安放角β1、叶片出口安放角β2、叶片进口轴面速度vm1、叶片出口轴面速度vm2、叶片出口处圆周分速度vu2、叶轮直径D、叶轮轮毂比Rd、叶轮扬程系数ψ、叶轮进口处轮毂直径d2、叶轮轮毂扩散角α、叶轮圆螺母高度hb、叶片出口安放角系数Kβ2、叶片进口安放角系数Kβ1、叶片不同截面的翼型的选择，其特征在于：叶轮几何参数与泵设计工况点性能参数之间适合以下关系：R={0.52e[-(D-0.0785.41)2]+0.024e[-(D-1.670.485)2]}·lsin(β2-β12)---(1)]]>δmax=[0.0133+0.0017cos(0.019H)-0.00043sin(0.019H)]·DH---(2)]]>z＝111‑0.06514ns‑190.1S0+1.18×10‑5ns2+0.05042ns·S0+89.05S02   (3)式中：R‑型线半径，米；D‑叶轮直径，米；β2‑叶片出口安放角，度；β1‑叶片进口安放角，度；H‑设计工况扬程，米；δmax‑叶片最大厚度，米；ns‑比转数；z‑叶轮叶片数；S0‑叶轮轮缘侧叶栅稠密度。...

【技术特征摘要】
1.一种高扬程轴流泵叶轮水力设计方法，提供叶轮的主要几何参数，包括轴流泵叶片
最大厚度δmax、型线半径R、叶轮叶片数z、叶轮轮毂侧叶栅稠密度Sh、叶轮轮缘侧叶栅稠密度
S0、叶片进口安放角β1、叶片出口安放角β2、叶片进口轴面速度vm1、叶片出口轴面速度vm2、叶
片出口处圆周分速度vu2、叶轮直径D、叶轮轮毂比Rd、叶轮扬程系数ψ、叶轮进口...

【专利技术属性】
技术研发人员：付强，张本营，朱荣生，刘刚，李梦圆，
申请(专利权)人：江苏大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32