本申请涉及一种离心泵复合叶轮短叶片设计方法，依据通过理论推导得到的适合于离心泵复合叶轮的短叶片设计方法来设计短叶片进口偏置角，依照该方法设计得到的复合叶轮离心泵的短叶片进口偏置角，较依照经验选取短叶片进口偏置角，更够改善离心泵内的流动状态。还提出一种复合叶轮离心泵。
【技术实现步骤摘要】
本申请涉及离心泵设计领域，尤其是涉及一种低比转速离心泵复合叶轮短叶片设计方法及复合叶轮离心泵。
技术介绍
1、离心泵是一种通过旋转叶片离心力做功来实现流体增压的流体机械，因其效率高、流量大、结构简单等优势被广泛的应用于航空航天、化工电力以及农业灌溉等领域。由于离心泵叶轮内极其复杂的三维非稳态流动导致离心泵的运行稳定性和性能受到很大的影响。
2、当前复合叶轮长短的设计被广泛应用于离心泵设计领域，用来抑制低比转速离心泵叶片出口射流尾迹作用，改善叶轮流道内的速度分布，以达到提高离心泵性能的目的。但是当前离心泵复合叶轮的主要设计参数为：叶片数、短叶片进口直径和进口安放角等。其中，短叶片进口偏置角、短叶片型线等参数的设计依然依靠经验选取，这必然导致离心泵复合叶轮短叶片的设计不能较好的发挥作用，不能较好的改善离心泵内的流动状态。
技术实现思路
1、基于
技术介绍
所述，有必要提出一种低比转速离心泵复合叶轮短叶片设计方法，依照该方法设计得到的复合叶轮离心泵能够较好的改善离心泵内的流动状态。
2、一种低比转速离心泵复合叶轮短叶片设计方法，包括步骤：
3、步骤1、给出短叶片的进口偏置角预估值，根据所述进口偏置角预估值计算叶轮轴向中间截面上短叶片两侧a流道内和b流道内的任意一条流线上的一流体微元平均相对速度w1和w2的近似值，其中，
4、计算w1利用的关系式为：
5、
6、
7、w1＝cma sinβ (1.3)</p>8、计算w2利用的关系式为：
9、
10、
11、w2＝cmb sinβ (1.6)
12、式中：θ为短叶片的进口偏置角；z为叶片总数，cma为a流道内的绝对速度的轴面分速度；cmb为b流道内的绝对速度的轴面分速度：l为过水断面形成线重心半径；
13、步骤2、给出短叶片的流线的曲率半径rs的预估值，利用所述曲率半径rs的预估值、所述w1和w2的近似值计算短叶片的进口偏置角理想值，利用的关系式为：
14、
15、
16、
17、w∞＝cm sinβ1 (5)
18、式中，ω为旋转角速度；r为流体微元到叶轮中心的半径；β为长叶片叶片进口安放角；ηv为容积效率；ψ为进口排挤系数；q为离心泵设计流量；b1为叶轮进口宽度；d1为长叶片叶轮进口直径；w∞为两长叶片流道内的平均相对速度；γ为环绕短叶片封闭曲线上的速度环量。
19、在一些实施例中，还包括步骤：
20、步骤3、根据所述进口偏置角理想值，利用式(1.1)-(1.6)计算所述w1和w2的理想值；
21、步骤4、将所述w1和w2的理想值、所述进口偏置角理想值代入流体微元在垂直于相对速度方向上所受的合加速度a的计算式(6)，联立式(2.1)-式(2.4)、式(3)及式(6)并对a取值0，计算短叶片的流线的曲率半径rs的理想值：
22、a＝az2+ae+as-ac＝w12/rs+w12rcosβ+γw∞cosθ-2w1ω (6)
23、az2＝w12rcosβ (2.1)
24、ae＝w12/rs (2.2)
25、ac＝2w1ω (2.3)
26、as＝γw∞cosθ (2.4
27、式中：az2为叶轮旋转而产生的离心力加速度az在垂直于相对速度方向上的分量；ae为流线曲率作用而产生垂直于相对速度方向上的加速度；ac为由科氏力产生的垂直于相对速度方向上的加速度；as为垂直于相对速度的升力加速度。
28、在一些实施例中，步骤3、根据所述进口偏置角理想值，利用式(1.1)-(1.6)计算所述w1和w2的理想值；
29、步骤4、将所述w1和w2的理想值、所述进口偏置角理想值代入流体微元在垂直于相对速度方向上所受的合加速度a的计算式(6)，联立式(2.1)-式(2.4)、式(3)及式(6)并对a取值0，计算短叶片的流线的曲率半径rs的理想值：
30、a＝az2+ae+as-ac＝w12/rs+w12rcosβ+γw∞cosθ-2w1ω (6)
31、az2＝w12rcosβ (2.1)
32、ae＝w12/rs (2.2)
33、ac＝2w1ω (2.3)
34、as＝γw∞cosθ (2.4
35、式中：az2为叶轮旋转而产生的离心力加速度az在垂直于相对速度方向上的分量；ae为流线曲率作用而产生垂直于相对速度方向上的加速度；ac为由科氏力产生的垂直于相对速度方向上的加速度；as为垂直于相对速度的升力加速度。
36、在一些实施例中，还包括步骤：
37、比较步骤2计算得到的所述进口偏置角理想值与所述进口偏置角预估值的误差；
38、当所述误差在误差阈值内时，继续步骤3和4；
39、当所述误差不在误差阈值内时，重复所述步骤1和2。
40、在一些实施例中，所述误差阈值为±1％误差比。
41、在一些实施例中，还包括步骤：
42、比较步骤4计算得到的所述曲率半径rs的理想值与所述曲率半径rs的预估值的误差；
43、当所述误差在误差阈值内时，确定所述曲率半径rs的理想值符合要求；
44、当所述误差在误差阈值内时，重复所述步骤1-4。
45、在一些实施例中，所述误差阈值为±1％误差比。
46、在一些实施例中，所述步骤2中，根据长叶片的曲率半径先给定所述短叶片的流线的曲率半径rs的预估值。
47、在一些实施例中，所述公式(2)通过如下方式确定：
48、确定叶轮旋转而产生的离心力加速度az在垂直于相对速度方向上的分量的计算公式：
49、az2＝w12rcosβ (2.1)
50、确定由于流线曲率作用而产生垂直本文档来自技高网
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【技术保护点】
1.一种离心泵复合叶轮短叶片设计方法，其特征在于，包括步骤：
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括步骤：
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，还包括步骤：
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述误差阈值为±1％误差比。
5.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，还包括步骤：
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述误差阈值为±1％误差比。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤2中，根据长叶片的曲率半径先给定所述短叶片的流线的曲率半径rs的预估值。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述公式(2)通过如下方式确定：
9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述l在绘制叶轮轴面投影图时通过作图确定。
10.一种由权利要求1的方法设计的复合叶轮离心泵，其特征在于，包括复合叶轮，所述复合叶轮长叶片和短叶片的数量各为6，长叶片进口直径为42mm，叶轮出口直径为127mm，短叶片进口直径75mm，长叶片进口安放角18°，长叶片出口安放角35°，短叶片进口偏置角为4度，叶轮进口宽度为6.6mm；叶轮出口宽度为4mm，所述短叶片的流线的曲率半径rs为24mm。
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【技术特征摘要】
1.一种离心泵复合叶轮短叶片设计方法，其特征在于，包括步骤：
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括步骤：
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，还包括步骤：
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述误差阈值为±1％误差比。
5.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，还包括步骤：
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述误差阈值为±1％误差比。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤2中，根据长叶片的曲率半径先给定所述短叶片的流线的曲率半径rs的预...
【专利技术属性】
技术研发人员：李瑞卿，王明哲，郭利明，刘业奎，李文鹏，王维彬，申帅帅，
申请(专利权)人：北京宇航推进科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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