[发明专利]一种高效螺旋后掠轴流叶轮水力模型的设计方法

摘要

本发明公开了一种高效螺旋后掠轴流叶轮水力模型的设计方法，属于水动力工程设计技术领域，包括轮毂、均匀设置在轮毂圆周上的叶片，针对潜水轴流泵的结构特点及实际运行工况提出合理的轮毂比、nD值、稠密度等几何参数，采用合理的环量及轴面速度变化规律对叶片进行设计，翼型堆叠形式按等变角螺旋线变化的前缘堆叠，叶片形式采用后掠式，加入叶片前弯并应用相应的优化手段优化出最佳前弯角。本发明设计的轴流泵叶轮，能较好的输运颗粒悬浮物、纤维、或生物絮凝物等介质，无堵塞及防缠绕能力出色，在实际污水处理中取得了很好的效果，适宜的弯掠还能改善轴流泵中容易出现的“驼峰区”，使泵内流动更加平稳，提高轴流泵的运行性能。

主权项

1.一种高效螺旋后掠轴流叶轮水力模型的设计方法，其特征在于，包括如下步骤，1）、叶轮形状采用后掠式的结构形式，叶片后掠角度在15°~30°范围变化，翼型堆叠采用前缘堆叠，叶片前缘按等变角螺旋线规律变化，叶片按变环量分布规律设计；；，式中：—后掠角，度；r₁—进口与轮毂相交流面半径，单位：米；r₂—进口与轮缘相交流面半径，单位：米；β—等角变化角度，单位：度；r—流面半径，单位：米；θ—流面与进口边交点的包角，单位：度；2）、修正叶轮外径：将轮毂形状设计为锥形，外轮廓与导叶相适应，在保证汽蚀的前提下对叶轮外径进行修正，采用增大轮毂比d_h/D方式，以满足潜水轴流泵实际运行中性能参数，即按照比转速ns对应的轮毂比d_h/D取值，并保证nD值范围与比转速ns范围值对应：，式中：D—叶轮外径，米；d_h/D—叶轮轮毂比；Q—流量，立方米每小时；n—转速，转每分钟；3 ）、叶轮水力模型选取叶片数：在兼顾效率与汽蚀的前提下，选择合理的叶栅稠密度，增加根部翼型长度，减小轮缘翼型长度，均衡各流面的能量转换，保证叶片数z按照比转速ns进行选取；，式中：l/t—叶栅稠密度；r—流面半径，单位：米；H—扬程，单位：米；n—转速，单位：转/每分钟；r—叶轮半径，单位：米；K—修正系数；4 ）、叶片按变环量分布规律设计：将叶片总环量平均分配到每个叶片上，再按变环量分布规律将环量分配到每个流面上，使每个流面环量按一定规律沿径向变化，使根部和外缘处叶片负载小，中间流面叶片负载大；，式中：K_j—环量分布系数；r—流面半径，单位：米；R—叶轮半径，单位：米；5 ）、采用升力力法设计升阻比，并选用与所需升力系数相匹配的翼型加厚，选用NACA系列翼型本并对叶轮轴面投影图进行前弯优化，前弯角度为8°~14°，找出最优角。