[发明专利]一种高比转速离心泵叶轮的水力设计方法

权利要求书

1.一种高比转速离心泵叶轮的水力设计方法，基于流体机械的准三元理论对高比转速离心泵叶片的内弧流面和背弧流面进行迭代推算，其特征在于：首先使用非正交曲线坐标确定准三元计算中的中心S₂流面的主方程，然后以中心S₂流面出发推算S₂流面族的通用方程，根据准三元理论的速度梯度方程和沿流线方向的流量方程迭代求解确定满足流量和速度梯度条件的中心S₂流面，反复迭代直到小于允许误差为止，然后根据通用方程确定下一个S₂流面，求解方程如下：

中心S₂流面方程迭代方程：

流量方程：

w_z＝w_m·cos(γ-σ)

流量方程迭代方程为：

速度梯度方程：

Y₁-ωλ₁＝const

速度梯度方程迭代方程为：

式中，

ψ—流函数；

ψ₂—S₂流面族的流函数；

—第i点处所对应的圆周坐标的角；

w_z—流体的沿z轴的相对速度；

w₁—S₂流面族流体的相对速度；

R—径向值；

R_s—外壳处坐标点所对应的径向值；

R_h—内壳处坐标点所对应的径向值；

r_s—在圆柱坐标系下，外壳处坐标点所对应的坐标径向值；

r_h—在圆柱坐标系下，内壳处坐标点所对应的坐标径向值；

r_i—在圆柱坐标系下，第i点处所对应的坐标径向值；

B—S₂流面连续方程的积分因子；

ρ—流体密度；

—相对圆柱坐标；

s,h—外壳处，内壳处；

θ_ij—任意非正交曲线坐标间夹角；

L—沿流线的长度；

a_ij—基本度量张度；

C—S₂流面连续方程右端非零项；

W—流体的相对速度；

m—子午面上流线的流向；

Q—流量；

γ—计算站与径向夹角；

R—径向值；

σ—子午流线倾角；

k—计算点位置；

k_gJ—流量系数；

α—轴流面线与Z轴夹角；

S—叶片背面；

λ₁—叶片进口流体具有的环量；

Y₁—叶轮进口单位质量的流量；

β—叶片水流角。

2.根据权利要求1所述的高比转速离心泵叶轮的水力设计方法方法，其特征在于：其进口直径D₁，出口直径D₂，出口宽度b₂，叶片出口安放角β₂和叶片数Z的初始值由以下公式确定：

β₂＝736·Z^-1.65

式中，D₂—叶轮出口直径，mm；

D₁—叶轮进口直径，mm；

Q—泵流量，m³/h；

K_d—经验系数；

n_s—泵比转速；

n—泵转速，r/min；

b₂—叶片出口宽度，mm；

Φ₀—叶轮叶片包角；

β₂—叶片出口安放角；

Z—叶片数。