[发明专利]一种不等出口环量分布的轴流泵叶轮设计方法

摘要

本发明提供了一种不等出口环量分布的轴流泵叶轮设计方法，将轴流泵叶轮的几何尺寸参数、设计工况点性能参数和叶轮出口环量之间用新的关系式联系起来，从而实现叶轮不等出口环量变化的设计目标，并给出叶轮主要几何尺寸参数叶轮外径D，轮毂外径D_h，叶轮外缘半径R和轮毂处叶片轴向长度L₁的设计公式。本发明具有效率高、流量大和高效区宽的特点，可以调节叶轮出口的环量分布，优化叶轮出口的流动状况，提高轴流泵的流量和效率。

主权项

一种不等出口环量分布的轴流泵叶轮设计方法，其特征在于：根据叶轮设计工况点的流量Q、设计工况点的扬程H、叶轮旋转角速度ω和翼型所在流面半径r设计计算不同翼型所在流面半径r处的叶轮出口环量Γ和叶轮翼型出口液流角β₂，通过二阶多项式拟合获得各参数的分布函数，并通过翼型出口液流角β₂的数值来控制叶轮出口环量Γ的分布，从而实现叶轮不等出口环量Γ的设计目标；叶轮的几何尺寸参数、设计工况点性能参数及叶轮出口环量之间适合以下关系：$\frac{\mathrm{\ρ\ωd\Γ}}{2\mathrm{\πdr}}+\mathrm{\ρ}{v}_2\frac{{\mathrm{dv}}_2}{\mathrm{dr}}=\frac{H^2{g}^2}{r^3{\mathrm{\ω}}^2}+\frac{v_{m2}^2}{r}$$v_{u2}=\mathrm{\ωr}-\frac{v_{m2}\mathrm{ctg}\left({\mathrm{\β}}_2\right)}{(1-0.11\frac{{z\∂}_{\max }}{r\sin \left(\mathrm{\α}\right)})}$$v_{m2}=\frac{4Q}{\mathrm{\π}(D^2-D_h^2)}+\sqrt{\frac{\mathrm{Hg}}{k_m}}\ln \left(\frac{2r}{D_h}\right)$$v_2=\sqrt{v_{m2}^2+{\left(\frac{k_r\mathrm{\Γ}}{2\mathrm{\πr}}\right)}^2}$式中：ρ是介质密度，单位是千克/立方米；ω是叶轮旋转角速度，单位是弧度/秒；Γ是叶轮出口环量，单位是平方米/秒；r是翼型所在流面半径，单位是米；v₂是叶轮出口绝对速度，单位是米/秒；H是设计工况点的扬程，单位是米；g是重力加速度，单位是米/平方秒；v_m2是叶轮出口轴向速度，单位是米/秒；v_u2是叶轮出口圆周分速度，单位是米/秒；β₂是翼型出口液流角，单位是度；z是叶轮叶片数，片；是翼型最大厚度，单位是米；α是翼型弦线安放角，单位是度；Q是设计工况点的流量，单位是立方米/秒；D是叶轮外径，单位是米；D_h是轮毂外径，单位是米；k_m是修正系数，k_m＝0.42～0.44；k_r是修正系数，k_r＝0.93～0.95。