[发明专利]一种斜流泵径向导叶的水力设计方法

说明书

本发明通过以下几个公式来确定包括斜流泵排挤系数ψ₃、导叶进口宽度b₃、导叶进口安放角α₃、导叶后盖板进口圆角半径R_TSY、导叶叶片数z、导叶的喉部系数a₃、导叶基圆直径D₃、导叶出口直径D₄、导叶进口液流角α₃′、导叶进口轴面速度v_m3、导叶进口圆周分速度υ_u3、导叶前盖板进口圆角半径R_DBY、导叶进口叶片宽度b₃′、导叶进口前盖板进口圆角半径系数M_DBY、导叶进口叶片宽度系数K_DBY、导叶叶片厚度δ₃、喉部速度v₃、扩散段出口速度v₄、扩散角、扩散段进口修正系数、扩散段出口修正系数、扩散段进口面积F₃、扩散段出口面积F₄等，此实施例是在给定设计工况流量Q、设计工况扬程H、设计工况转速n，计算叶轮水力参数。

技术领域

本发明涉及一种斜流泵径向导叶水力设计方法。该斜流泵径向导叶广泛应用于农业排灌、市政给排水、电力、石油、化工等行业，是相关行业循环供水、工艺供水和区域性调水等领域的关键零部件，近年来采用径向导叶的斜流泵在核电、舰船喷水推进等行业得到应用。

背景技术

斜流泵又叫做导叶式混流泵，具有占地面积少、外径小、易启动以及效率高等特性，斜流泵的比转数在290～590，常用的扬程范围为10～20米，是一种性能和结构介于离心泵和轴流泵之间的水泵，克服了两者的缺点，同时又具有两者优点，是发展潜力较大的一种理想泵型。目前其应用范围也开始逐渐向传统离心泵和轴流泵范围拓展。

斜流泵主要适用于农业排灌、市政给排水、火电、核电、石油化工等行业循环供水、工艺供水和区域性调水等领域，近年来在核电、舰船喷水推进方面也得到广泛应用。斜流泵主要由泵壳、叶轮、导叶、电机等部件组成，其中导叶是斜流泵中除叶轮以外的最重要水力部件。确定斜流泵导叶几何参数的水力设计方法是否先进，将直接影响斜流泵能否高效运行，对长期运行的可靠性和稳定性也会产生重要影响。

由于斜流泵的应用日益广泛，对斜流泵相关技术方法的研究已成为流体机械行业中的一个热门。但是，现有技术的斜流泵径向导叶的水力设计方法没有给出系统的设计过程，很大程度上仍依赖于经验公式，可操作性不强，在实际设计中仍然过分依赖工程技术人员的经验，很难满足斜流泵的稳定性能好的要求，也很难做到计算机编程应用和计算机辅助设计。所以仅仅依靠改造径向导叶形状有时不能满足提高其稳定性要求，应该需要对斜流泵径向导叶的水力设计方法做进一步完善。

专利号为201310405817.2号的中国发明专利中公开了一种“AP1000核主泵径向导叶水力设计”，这种设计方法只给出了导叶基圆直径D₃、导叶进口宽度b₃、导叶进口安放角α₃螺旋线部分的线型R、导叶喉部面积F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。专利号为201410797350.5号的中国发明专利公开了一种“带槽结构的径向导叶及其设计方法”，在该发明专利中，发明人给出了带槽结构的径向导叶及其设计方法，此设计方法采用计算流体力学软件ANSY CFX 14.5对径向导叶定常数值模拟，得导叶内全部流道的速度流线分布图，以此来设计带槽的径向导叶，该发明通过减小导叶工作面的漩涡区域，改善导叶内部流场分布，从而提高其过流能力。但是该专利并没有涉及径向导叶的水力设计，更没有给出具体参数的设计。针对上述专利存在的缺陷，本发明人发明了“一种斜流泵径向导叶的水力设计方法”，给出了斜流泵径向导叶几何参数的设计过程，同时也建立了一套较系统、精确的设计方法。采用该方法设计的斜流泵，可以扩展高效区范围，延长斜流泵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，降低对设计经验的依赖，提高相关技术人员的设计效率。

发明目的