[发明专利]一种可控可调离心泵叶片型线设计方法

说明书

本发明涉及流体机械设计技术领域，具体涉及一种可控可调离心泵叶片型线设计方法，具体技术方案为：已知叶片进出口间某位置半径r，选取对应半径处的包角为θ，选取对应半径处的叶片安放角为β，建立叶片型线参数化模型；以叶片某一位置半径的变化率和对应半径处包角的变化率的比值表征半径和对应包角的变化率关系，根据比值变化率规律建立函数f(θ)，构建r和θ的关系式，求解出不同包角对应的半径，最终绘制出叶片型线，本发明解决了现有技术中离心泵叶片型线设计过程不可控、不唯一的问题。

技术领域

本发明涉及流体机械设计技术领域，具体涉及一种可控可调离心泵叶片型线设计方法。

背景技术

离心泵是一种重要的通用设备，在市政设施、工业生产、调水工程以及国防装备中广泛应用。离心泵叶轮是关键的能量转化部件，其中叶轮叶片对离心泵性能至关重要。叶片型线设计决定了叶片的几何特征，因此叶片型线的设计是决定离心泵性能的基础因素。

目前常用的叶片型线设计方法中，保角变换法在设计叶片型线过程中自由度很高，型线中间分布的变化不可控。同时渐开线、等角螺旋线、不等角螺旋线以及圆弧等型线表达形式也用于绘制叶片型线，叶片型线实现可控，但型线中间分布完全固定，无法实现可控且可调的目的。目前尚未有合理的方法提出用于解决该问题，本发明在此条件下提出了一种可控可调离心泵叶片型线设计方法。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供了一种可控可调离心泵叶片型线设计方法，解决了现有技术中离心泵叶片型线设计过程不可控、不唯一的问题。

为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：

本发明提供了一种可控可调离心泵叶片型线设计方法，具体为：已知叶片进出口间某位置半径r，选取对应半径处的包角为θ，选取对应半径处的叶片安放角为β，建立叶片型线参数化模型；以叶片某一位置半径的变化率和对应半径处包角的变化率的比值表征半径和对应包角的变化率关系，根据比值变化率规律建立函数f(θ)；构建r和θ的关系式，求解出不同包角对应的半径，最终绘制出叶片型线。

其中，包角θ为叶片流线与叶片进、出口边交点处两个轴面间的夹角；安放角β为叶片半径r处回转平面与桨叶界面弦长之间的夹角。

优选的，所述叶片型线设计方法的具体步骤为：

(1)选取叶片进出口某位置的半径r_i，以及对应半径处的包角θ、安放角β_i，建立叶片控制型线关系式

(2)根据叶片半径的变化率和对应半径处包角的变化率的比值变化规律建立函数，即

(3)根据步骤(2)中的变化规律将r表达成以θ为变量的函数关系式r(θ)，求解出不同包角对应的半径；

(4)根据包角和半径对应关系绘制出叶片型线。

优选的，所述步骤(1)中的f(θ)可以为常数和与θ相关的函数。

优选的，所述步骤(2)中的变化规律绘制出的几何关系图有3条规律曲线，根据所述3条规律曲线可绘制出3种叶片型线。

优选的，所述步骤(3)中的r(θ)关系式通过所述步骤(2)中的变化关系关联获得，且随着变化关系的设定条件变化而变化。

本发明具备以下有益效果：

1、本发明通过对叶片型线基本参数之间的关系进行关联，形成叶片型线参数化模型，实现叶片型线设计可控。

2、本发明通过进行不同规律的参数化描述，实现叶片型线在可控参数化模型前提下可调。