[发明专利]一种斜流泵空间导叶优化设计方法

说明书

本发明提供了一种斜流泵空间导叶优化设计方法。本发明通过确定以下几个关系式来确定叶轮外径Dsubgt;2/subgt;、空间导叶进口安放角αsubgt;3/subgt;、空间导叶出口安放角αsubgt;4/subgt;、叶片包角。在保证导叶出口安放角αsubgt;3/subgt;和导叶进口安放角αsubgt;4/subgt;的条件下，建立由第j个位置处的流线展开水平方向长度ssubgt;j/subgt;和导叶轴向长度lsubgt;j/subgt;组成的坐标系，通过采用拉格朗日插值法设计的方程合理控制叶片型线，从而达到设计目的。它能有效地改善斜流泵内的流动状态，提高斜流泵在运行时的水力效率，减小在空间导叶内的水力损失。具有良好的经济效益，且更有利于计算机的编程应用。由于本发明的设计方法不同于传统的设计方法，更能确保计算的精准，使理论设计更加贴近实际模型。

技术领域

本发明涉及一种斜流泵的主要零件的设计方法，特别涉及一种斜流泵空间导叶优化设计方法。

背景技术

空间导叶又叫导流壳，其主要特点是轴向长径向短，与斜流泵叶轮流线通畅配合的优点，是一种常见的导水机构。但是，空间导叶的水力效率比螺旋形压水室(蜗壳)偏低，导叶的水力损失占泵水力总损失的40％～50％，成为其发展的障碍。

发明内容

为解决上述问题，本发明涉及一种斜流泵空间导叶优化设计方法，其通过改善空间导叶的几个重要参数的设计并采用拉格朗日插值法设计的方程对斜流泵空间导叶的叶片型线进行控制，从而提高斜流泵的水力效率和稳定性能。

本发明的目的通过以下技术方案来实现：

(1)叶轮外径D₂

式中：

D₂—叶轮外径，mm；

n—设计工况的转速，r/min；

n_s—比转速；

Q—设计工况的流量，m²/s。

(2)导叶进口安放角α₃

α₃＝α₃′+Δα Δα＝0°～8°

式中：

α₃—导叶进口安放角；

α₃′—导叶进口液流角；

Δα—导叶冲角；

α—预选导叶进口液流角；

D₃—导叶内流线最大直径，mm；

H_t—设计工况扬程，m；

Q—设计工况的流量，m²/s；

δ_max—导叶最大厚度，mm；

z—叶片数；

g—重力加速度，m/s²；

t—节距，mm；

η_v—斜流泵容积效率，百分比，取90％～96％。

(3)导叶出口安放角α₄

考虑到有限叶片数影响应大于90°，以保证液流法向出口，取α₄＝90°。但若要求下降的特性曲线，可按如下公式计算：