[发明专利]一种轴流泵空间导叶入口安放角设置方法

说明书

本发明公开了一种轴流泵空间导叶入口安放角设置方法，属于轴流泵导叶设计技术领域，包括以下步骤：S1.对叶轮流体域进行建模，然后划分网格，再设置边界条件；S2.计算叶轮出口圆周方向分速度v_u2和轴面速度v_m2；S3.分别对不同圆柱面的v_u2和v_m2进行关于相应周长的加权平均计算，得出各圆柱面上v_u2和v_m2的平均值。

技术领域

本发明属于轴流泵导叶设计技术领域，具体涉及一种轴流泵空间导叶入口安放角设置方法。

背景技术

目前轴流泵导叶设计，一般采取流线法，流线法采用圆柱无关性假设，对每个圆柱层导叶入口安放角分别求解，以上导叶入口安放角的计算方法有以下缺点：

整个设计基于圆柱无关性这一基本假设，即各个圆柱层面流动状态互不相关，流动过程中无径向流动，但在实际的流动过程中，由于靠近轮缘位置势扬程远远大于靠近轮毂位置势扬程，流道内不可避免地存在明显的径向流动；

不考虑无滑移边界条件，假设各个圆柱面的轴面流速v_m相同。但在实际的流动过程中，轮缘和轮毂由于无滑移边界的原因，其轴面速度为0m/s,且由流体力学可知，完全发展的管道流动，其轴面速度沿过流断面呈抛物线分布，各圆柱面之间轴面速度梯度明显，相差较大。

计算中，导叶入口圆周速度取v_u3＝v_u2(v_u2为叶轮出口圆周方向分速度)，而v_u2通过欧拉方程(g：重力加速度；H：泵扬程；u：圆周速度；η_h：水力效率)计算而来，其中H为设计扬程，η_h由经验公式计算，然而实际情况是，一方面，囿于轴流泵设计方法依赖大量的经验系数，设计者在设计轴流泵叶轮时无法保证叶轮在设计点工况扬程与设计扬程相同，导致实际v_u2与设计v_u2偏差较大；另一方面，设计中，同一圆柱面上按设计值取v_u2，然而轴流泵的叶片数有限，包角较小，其无法很好地控制流体沿着叶片方向流动，导致圆柱面上不同相位角处v_u2不同，这同样导致实际v_u2与设计v_u2不同。

鉴于此，传统导叶入口安放角计算方法获得的结果与实际值存在较大偏差，进而导致导叶入口处冲击损失增大而降低轴流泵的效率。

发明内容

本发明的目的在于提供一种轴流泵空间导叶入口安放角设置方法，解决现有技术中导叶入口安放角计算方法获得的结果与实际值存在较大偏差，进而导致导叶入口处冲击损失增大而降低轴流泵的效率的技术问题。

本发明提供了一种轴流泵空间导叶入口安放角设置方法，包括以下步骤：

S1.对叶轮流体域进行建模，然后划分网格，再设置边界条件；

S2.计算叶轮出口圆周方向分速度v_u2和轴面速度v_m2；

S3.分别对不同圆柱面的v_u2和v_m2进行关于相应周长的加权平均计算，得出各圆柱面上v_u2和v_m2的平均值，

式中，C为圆周长；

S4.又：

式中为导叶入口某一圆柱面轴面速度平均值，为导叶入口某一圆柱面圆周方向分速度平均值，且为叶片进口排挤系数得：

为导叶进口排挤系数。