CN103557185A - 一种轴流泵导叶翼型优化设计方法 - Google Patents

Abstract

本发明对传统轴流泵导叶翼型设计方法进行改进，提供一种新的轴流泵导叶翼型优化设计方法。本发明专利可以有效增加导叶的强度，延长导叶使用寿命，降低导叶铸造的难度，大大减少导叶绘型的时间，节省人力，并保证导叶的水力性能。其特征在于：导叶翼型背面进出口两端尖锐部分改为圆弧过渡，靠近进出口端也适当加厚；用型线安放角替代导叶进出口安放角，确定导叶安放位置；根据以下几个主要参数来设计导叶翼型，包括弦长l，工作面型线半径R₁,背面型线半径R₂，导叶进口圆弧半径r₁，导叶出口圆弧半径r₂，型线安放角α_L。

Description

一种轴流泵导叶翼型优化设计方法

技术领域

本发明属于泵设计和制造领域，涉及一种轴流泵导叶的设计，尤其适用于轴流泵导叶翼型的优化设计。

背景技术

轴流泵属于低扬程、大流量泵,大致的性能范围是,扬程1～12m,流量0.3～65m³/s,比转速500～1600。导叶的设计方法可以用升力法，积分法和流线法，但一般均采用流线法。传统设计方法中，导叶翼型进出口较为尖锐，靠近进出口部分厚度也较薄，这样一方面降低了导叶的强度，减少了导叶使用寿命，另一方面增加了导叶铸造的难度。

发明内容

为了克服现有轴流泵导叶翼型设计方法的不足，本发明对传统轴流泵导叶翼型设计方法进行改进，提供一种新的轴流泵导叶翼型优化设计方法。本发明专利可以有效增加导叶的强度，延长导叶使用寿命，降低导叶铸造的难度，大大减少导叶绘型的时间，节省人力，并保证导叶的水力性能。其特征在于：导叶翼型背面进出口两端尖锐部分改为圆弧过渡，靠近进出口端也适当加厚；用型线安放角替代导叶进出口安放角，确定导叶安放位置；根据以下几个主要参数来设计导叶翼型，包括弦长l，工作面型线半径R₁,背面型线半径R₂，导叶进口圆弧半径r₁，导叶出口圆弧半径r₂，型线安放角α_L。

实现上述目的所采用的技术方案是：

导叶翼型工作面保持不变，背面进出口两端尖锐部分改为圆弧过渡，靠近进出口端也适当加厚，这样有效增加导叶的强度，延长导叶使用寿命，降低导叶铸造的难度。用型线安放角替代导叶进出口安放角，这样只需要计算一个角度就确定导叶安放位置，节省设计时间。

实现上述目的所采用的设计公式是：

$l=k_0\frac{D_h\mathrm{\π}}{Z}---\left(1\right)$

$R_1=\frac{l}{2.2\sin \frac{{\mathrm{\α}}_L}{2}}---\left(2\right)$

$R_2=\frac{l}{2.1\sin \frac{{\mathrm{\α}}_L}{2.2}}---\left(3\right)$

r₁=1.0～1.8       （4）

r₂=1.5～2.5       （5）

α_L＝arctan(0.23n^0.21Q^0.34H^-0.32)        （6）

式中：l——弦长，米；

k₀——求解系数，1.0～2.5，比转速大者取小值；

D_h——轮毂直径，米；

Z——叶片数，5～9，比转速大者取小值；

R₁——工作面型线半径，米；

R₂——背面型线半径，米；

r₁——导叶进口圆弧半径，毫米，导叶尺寸大者取大值；

r₂——导叶出口圆弧半径，毫米，导叶尺寸大者取大值；

α_L——型线安放角，度；

n——轴流泵额定转速，转/分；

Q——设计工况点的流量，立方米/秒；

H——设计工况点的扬程，米。

本发明的有益效果是:有效增加了导叶的强度，延长了导叶使用寿命，降低了导叶铸造难度，大大减少导叶绘型的时间，节省人力，提高了轴流泵的扬程和效率，拓宽了高效区的范围，并且提高了轴流泵的运行可靠性。

附图说明

图1是本发明一个实施例的导叶翼型展开图。

图中：1.弦长l,2.工作面型线半径R₁，3.背面型线半径R₂，4.导叶进口圆弧半径r₁，5.导叶出口圆弧半径r₂，6.型线安放角α_L。

具体实施方式

图1确定了这个实施例的导叶翼型形状。图中，先计算得到工作面型线半径R₁（2）和背面型线半径R₂（3），然后导叶翼型背面进出口两端尖锐部分改为圆弧过渡，由导叶进口圆弧半径r₁（4）和导叶出口圆弧半径r₂（5）确定，靠近进出口端也适当加厚。通过计算得到弦长l（1）和型线安放角α_L（6），用型线安放角α_L（6）代替导叶进出口安放角，确定导叶安放位置。

根据以下几个主要参数来设计导叶翼型，包括弦长l（1），工作面型线半径R₁（2）,背面型线半径R₂（3），导叶进口圆弧半径r₁（4），导叶出口圆弧半径r₂（5），型线安放角α_L（6）：

$l=k_0\frac{D_h\mathrm{\π}}{Z}$

$R_1=\frac{l}{2.2\sin \frac{{\mathrm{\α}}_L}{2}}$

$R_2=\frac{l}{2.1\sin \frac{{\mathrm{\α}}_L}{2.2}}$

r₁=1.0～1.8

r₂=1.5～2.5

α_L＝arctan(0.23n^0.21Q^0.34H^-0.32)

式中：l——弦长，米；

k₀——求解系数，1.0～2.5，比转速大者取小值；

D_h——轮毂直径，米；

Z——叶片数，5～9，比转速大者取小值；

R₁——工作面型线半径，米；

R₂——背面型线半径，米；

r₁——导叶进口圆弧半径，毫米，导叶尺寸大者取大值；

r₂——导叶出口圆弧半径，毫米，导叶尺寸大者取大值；

α_L——型线安放角，度；

n——轴流泵额定转速，转/分；

Q——设计工况点的流量，立方米/秒；

H——设计工况点的扬程，米。

通过本发明设计将可以有效增加导叶的强度，延长导叶使用寿命，降低导叶铸造的难度，大大减少导叶绘型的时间，节省人力，提高了轴流泵的扬程和效率，拓宽了高效区的范围，并且提高了轴流泵的运行可靠性。

结论

以上，为本发明专利参照几个实施例所做出的具体说明，但是本发明专利并不局限于上述实施例，也包含本发明专利构思范围内的其它实施例或变形例。

Claims (3)

1.一种轴流泵导叶翼型优化设计方法，其特征在于：导叶翼型背面进出口两端尖锐部分改为圆弧过渡；用型线安放角确定导叶安放位置；根据以下几个主要参数来设计导叶翼型，包括弦长l（1），工作面型线半径R₁（2）,背面型线半径R₂（3），导叶进口圆弧半径r₁（4），导叶出口圆弧半径r₂（5），型线安放角αL（6）。用到的计算公式有：

$l=k_0\frac{D_h\mathrm{\π}}{Z}---\left(1\right)$

$R_1=\frac{l}{2.2\sin \frac{{\mathrm{\α}}_L}{2}}---\left(2\right)$

$R_2=\frac{l}{2.1\sin \frac{{\mathrm{\α}}_L}{2.2}}---\left(3\right)$

r₁=1.0～1.8        （4）

r₂=1.5～2.5        （5）

α_L＝arctan(0.23n^0.21Q^0.34H^-0.32)        （6）

式中：l——弦长，米；

k₀——求解系数，1.0～2.5，比转速大者取小值；

D_h——轮毂直径，米；

Z——叶片数，5～9，比转速大者取小值；

R₁——工作面型线半径，米；

R₂——背面型线半径，米；

r₁——导叶进口圆弧半径，毫米，导叶尺寸大者取大值；

r₂——导叶出口圆弧半径，毫米，导叶尺寸大者取大值；

α_L——型线安放角，度；

n——轴流泵额定转速，转/分；

Q——设计工况点的流量，立方米/秒；

H——设计工况点的扬程，米。

2.根据权利要求1所述的轴流泵导叶翼型，先计算得到工作面型线半径R₁（2）和背面型线半径R₂（3），然后导叶翼型背面进出口两端尖锐部分改为圆弧过渡，由导叶进口圆弧半径r₁（4）和导叶出口圆弧半径r₂（5）确定，靠近进出口端也适当加厚。

3.根据权利要求1所述的轴流泵导叶翼型，通过计算得到弦长l（1）和型线安放角α_L（6），用型线安放角α_L（6）代替导叶进出口安放角，确定导叶安放位置。

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