(19)中华人民共和国国家知识产权局
(12)发明专利申请
(10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201810416245.0
(22)申请日 2018.05.03
(71)申请人 安徽工程大学
地址 241000 安徽省芜湖市鸠江区北京中
路8号
(72)发明人 张瑶瑶 唐铃凤 赵永涛 蒋志诚
闫志超 杨强楠
(74)专利代理机构 北京风雅颂专利代理有限公
司 11403
代理人 杨红梅
(51)Int.Cl.
F04D 29/24(2006.01)
F04D 29/66(2006.01)
(54)发明名称
(57)摘要
本发明公开了一种离心泵叶轮叶片安放角
的设计方法，具体包括：以叶片1工作面型线的进
口a和叶片2背面型线的出口b之间的连线确定叶
口安放角之间的函数关系，寻泵效率最高时所
对应的进口安放角及出口安放角，以点b为基准，
沿叶片2另取四个点c、d、e、f，分别连接a点和c、
d、e、f进而改变绝对速度的方向，研究进出口安
放角对泵性能参数的影响，以提高效率，改善汽
蚀性能为目标，寻绝对速度落在叶轮2上的最
优位置。本发明提出了一种确定叶片安放角的方
法，建立了叶片安放角的数学模型，建立了泵性
能参数与叶片安放角之间的数学模型，为叶片安
放角的选择提供了理论性指导。权利要求书2页 说明书6页 附图2页CN 108708875 A 2018.10.26
C N 108708875
A
1.一种离心泵叶轮叶片安放角的设计方法，其特征在于：以叶片1工作面型线的进口a 和叶片2背面型线的出口b之间的连线确定叶片进口处绝对速度的方向，建立进口安放角与出口安放角之间的函数关系，寻泵效率最高时所对应的进口安放角及出口安放角，以点b 为基准，沿叶片2另取四个点c、d、e、f，分别连接a点和c、d、e、f进而改变绝对速度的方向，研究进出口安放角对泵性能参数的影响，以提高效率，改善汽蚀性能为目标，寻绝对速度落在叶轮2上的最优位置。
2.根据权利要求1所述的离心泵叶轮叶片安放角的设计方法，其特征在于，确定安放角的设计方法的具体步骤为：
(1)根据速度系数法设计离心泵叶轮基本参数；
(2)确定绝对速度方向，保证方向与叶轮1工作面型线的进口a与叶轮2背面型线的出口b的连线共线；
(3)建立叶片进出口安放角的求解模型；
(4)求解叶片进出口安放角；
上海港区导航(5)改变连线方向，构建另外四个模型，按照上述方法分别求解进口安放角大小。
3.根据权利要求1或2所述的离心泵叶轮叶片安放角的设计方法，其特征在于：利用速度系数法设计离
心泵的基本参数，包括叶轮进口直径D1，叶轮外径D2，叶片数z，选择出口安放角β2的范围，进口真实厚度δ1，出口真实厚度δ2及叶片包角φ。
4.根据权利要求1所述的离心泵叶轮叶片安放角的设计方法，其特征在于：确定绝对速度方向的具体方法为：
叶轮出口处的圆周厚度为：
式中，由几何关系可以得到:
s u2＝τ·R2 (2)
每两个相邻叶片之间的夹角为：
叶片2工作面入口a与叶片1背面型线出口b之间的距离为：
电瓶修复器
绝对速度方向与圆周速度方向之间的夹角为：
α1＝270°-γ (5)
式中，
其中，λ2为轴面流线与轴面截线之间的夹角，τ为出口圆周厚度所对应的圆心角，z为叶片数。
镀锌钢管连接方式5.根据权利要求1或2所述的离心泵叶轮叶片安放角的设计方法，其特征在于：求解安
放角的具体过程为：
(1)建立离心泵叶片进口圆周分速度u1；
，建立叶片进口轴面速
(2)根据离心泵叶片进口排挤系数和叶片进口过水断面面积F
度v m1；
F1＝2πR c b (8)
(3)求解叶片进口绝对速度和相对速度的大小；
(4)建立离心泵叶片进口安放角β1的数学模型；
由速度三角形知，
其中，D1a为入口界面a处的直径，R c为叶片进口处过水断面的半径，b为过水断面形成线长度，n为转速。
6.根据权利要求2所述的离心泵叶轮叶片安放角的设计方法，其特征在于：求解叶片进出口安放角时利用损失极值法优化，以效率和汽蚀作为优化目标，目标函数为：min f(X)＝[ΔP(X),Δh r(X)]T
(a)
式(a)中，
ΔP--叶轮能量损失；
Δh r--汽蚀余量。
7.根据权利要求6所述的离心泵叶轮叶片安放角的设计方法，其特征在于：所述叶轮能量损失为水力损失，主要包括叶轮进口损失、叶轮出口损失，叶轮流道摩擦损失及叶轮流道扩散损失。
8.根据权利要求1所述的离心泵叶轮叶片安放角的设计方法，其特征在于：所述点c、d、e和f相对于点b的角位移分别为20°、40°、60°和80，根据实际情况可对角位移适当性增减。
9.根据权利要求2所述的离心泵叶轮叶片安放角的设计方法，其特征在于：离心泵叶片安放角β1数学模型的求解采用迭代求解。
一种离心泵叶轮叶片安放角的设计方法
技术领域
[0001]本发明涉及流体机械设计领域，具体涉及一种离心泵叶轮叶片安放角的设计方法。
背景技术
[0002]叶片安放角是影响效率、气蚀余量等性能参数的关键结构参数，对泵内部的流动具有较大的影响。目前对叶片安放角的设计往往是根据叶轮出口确定液流角，再根据经验选取冲角，从而计算叶轮叶片进口安放角。这种设计方法是以经验为主的单工况设计方法，经验因素偏多，且没有科学的理论与数学模型作为支撑，使得叶片安放角的取值具有一定的偶然性，无法保证设计的叶轮具有较佳的水力性能。
发明内容
[0003]本发明所要解决的技术问题是提供一种离心泵叶轮叶片安放角的设计方法，以解决现有技术中以经验为主的对叶片安放角进行取值的缺陷。
[0004]为实现上述目的，本发明提供以下的技术方案：一种离心泵叶轮叶片安放角的设计方法，以叶片1工作面型线的进口a和叶片2 背面型线的出口b之间的连线确定叶片进口处绝对速度的方向，建立进口安放角与出口安放角之间的函数关系，寻泵效率最高时所对应的进口安放角及出口安放角，以点b为基准，沿叶片2另取四个点c、d、e、f，分别连接a点和c、d、e、f进而改变绝对速度的方向，研究进出口安放角对泵性能参数的影响，以提高效率，改善汽蚀性能为目标，寻绝对速度落在叶轮2上的最优位置。
[0005]优选地，确定安放角的设计方法的具体步骤为：
[0006](1)根据速度系数法设计离心泵叶轮基本参数；
[0007](2)确定绝对速度方向，保证方向与叶轮1工作面型线的进口a与叶轮2背面型线的出口b的连线共线；
热转印烤杯机[0008](3)建立叶片进出口安放角的求解模型；
[0009](4)求解叶片进出口安放角；
[0010](5)改变连线方向，构建另外四个模型，按照上述方法分别求解进口安放角大小；[0011]优选地，利用速度系数法设计离心泵的基本参数，包括叶轮进口直径D1，叶轮外径D2，叶片数z，选择出口安放角β2的范围，进口真实厚度δ1，出口真实厚度δ2及叶片包角φ。[0012]优选地，确定绝对速度方向的具体方法为：
[0013]叶轮出口处的圆周厚度为：
[0014]
[0015]式中，由几何关系可以得到:
[0016]s u2＝τ·R2 (2)
[0017]每两个相邻叶片之间的夹角为：
[0018]
裂痕字体
[0019]叶片2工作面入口a与叶片1背面型线出口b之间的距离为：
[0020]
[0021]绝对速度方向与圆周速度方向之间的夹角为：
[0022]α1＝270°-γ (5)
[0023]式中，
[0024]
[0025]其中，λ2为轴面流线与轴面截线之间的夹角，τ为出口圆周厚度所对应的圆心角，z 为叶片数。
[0026]优选地，求解安放角的具体过程为：
[0027](1)建立离心泵叶片进口圆周分速度u1；
闪光灯柔光罩
[0028]
[0029](2)根据离心泵叶片进口排挤系数和叶片进口过水断面面积 F1，建立叶片进口轴面速度v m1；
[0030]F1＝2πR c b
[0031]
[0032]
[0033](3)求解叶片进口绝对速度和相对速度的大小；
[0034]
[0035]
[0036](4)建立离心泵叶片进口安放角β1的数学模型；
[0037]由速度三角形知，
[0038]
[0039]优选地，求解叶片进出口安放角时利用损失极值法优化，以效率和汽蚀作为优化目标，目标函数为：
[0040]minf(X)＝[ΔP(X),Δh r(X)]T
[0041](a)
[0042]式(a)中，
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