[发明专利]一种基于分段四次函数分布速度矩的叶片设计方法及其设计的叶片泵

说明书

本发明公开了一种基于分段四次函数速度矩分布的叶片设计方法及其设计的叶片泵。叶片泵的叶片包括：轮毂，轮缘，叶片。叶片设于轮毂的外周面，且沿轮毂的轴向方向螺旋延伸。叶片在延伸方向上具有第一端和第二端，第一端连接叶片进口，第二端连接叶片出口。叶片的安放角根据速度矩进行确定，相对速度矩的分布满足分段四次多项式函数的规律，包括靠近叶片第一端的四次多项式函数分布、靠近第二端的四次多项式函数分布和连接两段四次多项式函数的二次多项式函数分布。相对速度矩的分段四次多项式函数分布规律根据叶片第一端、叶片前控制点、叶片后控制点、叶片第二端的相对速度矩及其梯度、二阶梯度的若干条件唯一确定。

技术领域

本发明涉及机械设计制造技术领域，具体涉及一种基于分段四次函数分布速度矩的叶片设计方法及其设计的叶片泵。

背景技术

叶片泵广泛应用于工农业生产中。叶片泵的主要缺点是在偏离设计工况下性能下降比较明显。目前的实验观测和数值模拟结果显示，叶片泵的叶片流道内普遍存在明显的流动分离现象，这是诱发叶片内部流动损失的重要因素，同时伴随着复杂的压力脉动和振动噪声，严重影响叶片泵的安全稳定运行。

本专利提出的基于分段四次函数分布速度矩的叶片设计方法及其设计的叶片泵，可以有效控制叶片流道内部的流动，抑制流动分离发生的范围和程度。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。

为此，本发明的一个目的在于提供一种叶片泵的叶片设计方法，利用该方法设计出的叶片可以有效控制叶片流道内部的流动，抑制流动分离发生的范围和程度。

本发明的另一个目的在于提供一种叶片泵的叶片。

为达到上述目的，本发明一方面实施例提供了一种叶片泵的叶片，包括：轮毂；轮毂的外周面沿轴线方向设置叶片；所述叶片沿所述轮毂的轴向方向螺旋延伸，叶片在延伸方向上具有第一端和第二端，第一端连接叶片进口，第二端连接叶片出口，叶片连接轮毂的一侧为轮毂侧，远离轮毂的一侧为轮缘侧，所述叶片的轴面流线的切线与垂直于所述轮毂轴线的平面之间形成的叶片安放角α根据相对速度矩进行确定。

本发明实施例的叶片泵的叶片，可以有效控制叶片流道内部的流动，抑制流动分离发生的范围和程度。

另外，根据本发明上述实施例的叶片泵的叶片还可以具有以下附加的技术特征：

进一步地，在本发明的一个实施例中，所述叶片的轴面流线与垂直于所述轮毂轴线的平面之间形成的安放角α与相对速度矩的关系为：tanα＝c_mr/[(c_ur*)×u_sr_s]，

其中，α为叶片安放角，c_m为轴面流线上预定位置的轴向速度，r为切点圆半径，(c_ur*)为相对速度矩，u_s为叶片轮缘曲线各点的圆周速度，r_s为叶片轮缘曲线圆的半径。