[发明专利]一种高比转速轴流泵叶轮出口角和厚度设计方法

说明书

本发明涉及一种高比转速(特指比转速为1500)轴流泵叶轮出口角和厚度的设计方法。其特征是在设计轴流泵叶轮叶片时，首先划分流面，将叶片分成多个翼型，根据叶片出口轴面速度和环量修正公式计算出每个翼型的出口角，然后根据给定的厚度分布沿翼型工作面型线向背面加厚形成背面型线。实践证明：本发明提出的叶片出口环量、轴面速度和厚度分布方法在比转速为1500的轴流泵叶轮叶片的设计中取得很好的效果，不仅能满足轴流泵流量、扬程等使用要求，还具备效率高、运行稳定性好、设计简单等特点，在泵站工程中具备广泛的应用前景。

技术领域

本发明涉及一种高比转速轴流泵叶轮出口角和厚度设计方法，特指比转速为1500的轴流泵叶轮叶片出口角和厚度分布的设计方法。

背景技术

轴流泵作为一种大流量、低扬程泵产品，在洪涝排水、农田灌溉、跨流域调水、喷水推进和大型水利工程等方面获得广泛的应用。我国对轴流泵水力模型的研制起步较晚，当时主要仿制前苏联水力模型，虽然研制了一批性能优良的水力模型，且总结出了如升力法、流线法等水力设计方法，但与目前国外的轴流泵技术相比，我国在三维流动理论研究轴流泵水力模型设计、水力安全稳定性、各部件精确匹配优化等方面还存在差距。因此，我国研制的轴流泵模型普遍存在效率偏低、高效区窄等问题，且目前的常规设计方法不够成熟，导致研发周期较长。

目前先关机构对国内已有优秀的轴流泵水力模型进行了试验统计，主要统计了轴流泵叶片出口轴面速度、环量分布以及厚度分布，为设计者提供参考；但目前，比转速为1500的轴流泵国内尚未有优秀的水力模型供统计。

发明内容

本发明的目的在于提供一种高比转速轴流泵叶轮出口角和厚度设计方法，特指比转速为1500的轴流泵叶轮叶片出口角和厚度分布的设计方法，给高比转速轴流泵叶轮出口角和厚度设计提供方法指导。

为了解决以上技术问题，本发明采取如下方案：首先将叶片(2)按等距原理划分流面，其次根据叶片出口轴面速度和环量分布修正模型计算出各流面翼型的出口安放角β₂，最后根据厚度分布规律由翼型工作面型线(3)向背面加厚得出背面型线(4)，最终设计出完整的翼型和叶片。

具体设计步骤如下：

(1)划分流面：

按照等距里原则划分5个不同流面，每个流面所在半径为

其中i-流面编号，1代表轮毂流面，5代表轮缘流面

R_h-轮毂半径

R_t-叶轮半径

(2)计算翼型出口角：

叶片出口轴面速度和环量分布修正公式为：

K_m＝1.4960(r^*)³-2.7876(r^*)²+1.6520(r^*)+0.7898

K_r＝-0.1589(r^*)³+0.3017(r^*)²-0.1809(r^*)+0.2138

其中K_m-轴面速度修正系数

K_r-环量分布修正系数

r^*-无量纲半径：

根据设计流量Q(m³/h)、扬程H(m)和转速n(r/min)计算翼型出口角β₂：