[实用新型]一种带有前尾缘仿生锯齿结构的离心泵叶片

说明书

本实用新型涉及离心泵，特指一种带有前尾缘仿生锯齿结构的离心泵叶片。其由叶片前缘、叶片主体和叶片尾缘三部分组成，叶片的前缘采用正弦曲线形锯齿结构，其中波峰高度与波谷深度为A，相邻波峰间的间距与相邻波谷间的间距均为L，本实用新型给出的示例为间距L是波峰高度与波谷深度A的二倍。叶片的尾缘采用普通锯齿结构，其中锯齿齿高为H，锯齿间距为W，本实用新型给出的示例为齿高H与间距W等长。本实用新型改变了流体绕流叶片的流动状态，控制了流体在叶片前缘的流动分离，降低了流体在叶轮中的流动损失、减小了噪声、提高了效率，改善了离心泵的性能。

技术领域

本实用新型涉及离心泵，特指一种带有前尾缘仿生锯齿结构的离心泵叶片。

背景技术

离心泵具有结构简单紧凑、流量稳定、易于调控等优点，在能源、石化、工业、市政等行业广泛应用。然而离心泵在运转的过程中都不可避免地会遇到振动和噪声问题，研究如何减小离心泵运行时的振动和噪声已成为热点和难点。考虑到发生在离心泵叶片前缘附近的边界层分离和尾缘附近的尾迹涡脱落，现提出一种带有前尾缘仿生锯齿结构的离心泵叶片。

在离心泵中，叶片是流体能量转换的主要场所，当离心泵工作时，泵轴带动叶轮高速旋转，在惯性离心力等作用下，流体绕流叶轮叶片，同时叶片对流体做功，流体获得能量，动能和压能升高。叶轮是能量转换的场所，更是振动和噪声的主要来源，因此改善叶轮叶片的形状，对提高叶片工作效率、降低泵的振动噪声至关重要。流体在叶轮内流动时，绕流叶片之后产生的前缘边界层分离、尾缘尾迹不仅会降低流动的稳定性，也是振动和噪声的激励源，对叶片前、尾缘形状进行优化设计可以有效抑制边界层分离、尾迹涡脱落现象，进而降低叶片表面压力脉动，降低动静干涉的能量，达到更高效、低噪声运行的目的。

近年来对带有仿生锯齿结构的叶片的研究主要在风机领域，实用新型CN201820922809.3提出了一种用于离心风机的锯齿形叶片，实用新型专利CN201910390920.1提出了一种风机叶片，从背景技术来看，实用新型CN201820922809.3仅在叶片前缘设置锯齿，降低了工作噪声，和工作功率消耗，实用新型专利CN201910390920.1仅在叶片尾缘采取了波纹和锯齿，改善了风机叶片尾缘附近的流体流动，降低了叶片产生的气动噪声。上述两项专利均只涉及风机领域，且未同时考虑叶片前尾缘结构。与风机相比，离心泵输送的介质为液体，与风机输送的气体相比，介质粘性、流动特性等差异较大，导致两种机器在能量头、性能曲线、噪声源类型等方面都有明显区别，在离心泵叶轮中，振动和噪声的主要来源包括湍流、流动分离、尾迹、汽蚀等，与风机中的气动噪声不同，离心泵内属于流噪声。本实用新型从同时改变叶片前尾缘结构的角度出发，同时解决了前缘附近的边界层分离和尾缘附近的尾迹涡脱落的状况，具有一定的创新性。

实用新型内容

本实用新型从改变离心泵内部流动的角度出发，提出了一种带有前尾缘仿生锯齿结构的离心泵叶片，通过锯齿特有的波峰和波谷结构，抑制离心泵叶片前缘边界层分离和降低尾缘脱落涡的强度，从而达到减小离心泵运行过程中的振动和噪声的目的。

为实现上述目的，达到上述技术要求，本实用新型采用的技术方案如下：

本实用新型提出一种带有前尾缘仿生锯齿结构的离心泵叶片，叶片由叶片前缘、叶片主体和叶片尾缘三部分组成，叶片的前缘采用正弦曲线形结构，其中波峰高度与波谷深度为A，相邻波峰间的间距与相邻波谷间的间距均为L，间距L和波谷深度A的取值范围为叶片外径的0.5％～2％，本实用新型给出的示例为间距L是波峰高度与波谷深度A的二倍。叶片的尾缘采用锯齿结构，其中锯齿齿高为H，锯齿间距为W，本实用新型给出的示例为齿高H与间距W等长，且H与W的取值为叶片外径的1.2％。

本实用新型的有益效果：

本实用新型改变了流体绕流叶片的流动状态，控制了流体在叶片前缘的流动分离，降低了流体在叶轮中的流动损失、减小了噪声、提高了效率，改善了离心泵的性能。

附图说明