CN106762809A - 一种抑制汽蚀振荡的诱导轮 - Google Patents

一种抑制汽蚀振荡的诱导轮 Download PDF

Info

Publication number
CN106762809A
CN106762809A CN201611251541.7A CN201611251541A CN106762809A CN 106762809 A CN106762809 A CN 106762809A CN 201611251541 A CN201611251541 A CN 201611251541A CN 106762809 A CN106762809 A CN 106762809A
Authority
CN
China
Prior art keywords
inducer
cavitation
annular groove
wheel hub
suppress
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201611251541.7A
Other languages
English (en)
Other versions
CN106762809B (zh
Inventor
李惠敏
李向阳
宣统
陈晖�
王晓锋
韩飞
于晴
李春乐
毛凯
张聃
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Xian Aerospace Propulsion Institute
Original Assignee
Xian Aerospace Propulsion Institute
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Xian Aerospace Propulsion Institute filed Critical Xian Aerospace Propulsion Institute
Priority to CN201611251541.7A priority Critical patent/CN106762809B/zh
Publication of CN106762809A publication Critical patent/CN106762809A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN106762809B publication Critical patent/CN106762809B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D29/00—Details, component parts, or accessories
    • F04D29/18—Rotors
    • F04D29/22—Rotors specially for centrifugal pumps
    • F04D29/24—Vanes
    • F04D29/242—Geometry, shape
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D29/00—Details, component parts, or accessories
    • F04D29/66—Combating cavitation, whirls, noise, vibration or the like; Balancing
    • F04D29/68—Combating cavitation, whirls, noise, vibration or the like; Balancing by influencing boundary layers
    • F04D29/688—Combating cavitation, whirls, noise, vibration or the like; Balancing by influencing boundary layers especially adapted for liquid pumps
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D29/00—Details, component parts, or accessories
    • F04D29/18—Rotors
    • F04D29/22—Rotors specially for centrifugal pumps
    • F04D29/2238—Special flow patterns
    • F04D29/225—Channel wheels, e.g. one blade or one flow channel

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Geometry (AREA)
  • Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)

Abstract

为了解决由诱导轮汽蚀引发的汽蚀振荡问题，本发明提供了一种抑制汽蚀振荡的诱导轮，包括轮毂和设置在轮毂外的螺旋形叶片；在诱导轮汽蚀区的叶片上从叶尖向轮毂方向开设有环形槽。本发明仅对现有诱导轮的局部结构作出改进即可抑制汽蚀振荡，无需额外增加零件，结构简单易实现。

Description

一种抑制汽蚀振荡的诱导轮
技术领域
本发明属于旋转机械领域，具体涉及一种应用于离心泵的诱导轮。
背景技术
在液体火箭发动机涡轮泵中，为获得更小的质量、更大的推质比，高速诱导轮离心泵中的诱导轮常在潜在汽蚀情况下工作。尽管出现在泵流道内的潜在汽蚀对泵的稳态输出参数(扬程、功率和效率)不会产生明显的影响，但会改变系统的动态特性，并在特定条件下引起水力系统压力和流量的自激振荡，严重的汽蚀振荡会降低泵产品的可靠性，甚至导致产品破坏。
传统的解决泵供应系统汽蚀振荡方法是在供应管路上设置蓄压器，降低供应系统的振动频率，消除与结构固有频率的耦合，同时吸收压力脉动，减小脉动幅值，从而达到抑制汽蚀振荡的目的。这种解决方案的不足在于：
[1]蓄压器结构参数选取复杂，需要经过专门的全系统试验，使其固有频率与特定供应系统的压力脉动频率相一致；
[2]需要在系统上增加设置蓄压器和相应管路，增加系统质量，降低有效载荷；
[3]常规一次充气式蓄压器，由于蓄压器频率不可调，不能适应工作过程中供应系统频率的变化，严重限制了蓄压器抑制汽蚀振荡的效果，这时需要采用结构更复杂的变能量蓄压器。
发明内容
为了解决由诱导轮汽蚀引发的汽蚀振荡问题，本发明提供一种诱导轮，仅对现有诱导轮的局部结构作出改进即可抑制汽蚀振荡，无需额外增加零件，结构简单易实现。
本发明的原理：在诱导轮汽蚀区的叶片上开设从叶尖贯穿至轮毂的环形槽，利用环形槽减小回流，将大的汽穴分割为若干小汽穴，从而使流场变得稳定。
本发明的技术解决方案是：
一种抑制汽蚀振荡的诱导轮，包括轮毂和设置在轮毂外的螺旋形叶片；其特殊之处在于：在诱导轮汽蚀区的叶片上从叶尖向轮毂方向开设有环形槽。
基于上述基本技术方案，本发明还作出以下优化和/或限定：
为便于实际加工，上述环形槽是沿诱导轮径向从叶尖向轮毂方向开设的。
上述环形槽轴线与轮毂轴线重合。
为保证分隔气泡的效果，同时又不伤到轮毂，上述环形槽底部直径略大于轮毂直径。
由于环形槽过宽会使得汽穴堆积到槽内，过窄起不到分隔气穴的作用，因此上述环形槽的宽度一般控制在2～3mm，对于尺寸较大的诱导轮也不超过4mm。
上述环形槽有多个并等间距分布，在一定范围内，相邻两个环形槽之间的间距e越大，则减振效果越好；较佳的，环形槽的间距e＝(0.3～0.5)αcp，式中αcp为叶栅通道宽度，αcp＝(tcp-σcp)sinβlcp，式中σcp为叶片在旋转平面上的厚度，σcp＝δcp/sinβlcp，δcp为叶片的法向厚度。
经多次试验验证，若沿诱导轮轴向都开设环形槽，泵的脉动降低幅度最大，但此时泵的抗汽蚀性能变差，从尽可能减小开槽对泵特性影响角度考虑，上述环形槽的数目一般为2～4个。
为保证叶片有足够的强度，在环形槽底部、叶片切口的锐边以及环形槽与叶尖过渡部位均用圆角倒圆。
与现有技术相比，本发明的优点在于：
(1)本发明在现有诱导轮结构基础上进行改进，通过在诱导轮汽蚀区(包括潜在汽蚀区)的叶片上开设环形槽就能达到抑制汽蚀振荡的目的，有效抑制由诱导轮汽蚀引发的汽蚀振荡，降低离心泵的脉动和振动，同时不会改变原有离心泵的性能。另外，在验证时，只需进行泵组件的试验即可，简单易实现。
(2)本发明是一种抑制汽蚀振荡的主动方案，通过优化诱导轮入口段结构，降低泵系统自身由汽蚀引起的脉动和振动，能够适应供应系统更宽的频率范围。
附图说明
图1是本发明的轴剖面视图；
图2a、2b分别是现有诱导轮和本发明所提供的诱导轮的展开图(也即诱导轮汽蚀绕流示意图)；
图3是本发明的右视图；
图4和图5为本发明的诱导轮的开槽部位沿平均直径展开图，其中图4是E-E展开图；图5是F-F展开图。
图6为本发明的三维示意图；
附图标记为：1-轮毂；2-螺旋形叶片；3-入口引导部分；4-环形槽；5-诱导轮轴线；6-环形槽的轴线。
具体实施方式
如图1和图6所示，本发明所提供的诱导轮包括轮毂1、螺旋形叶片2、入口引导部分3以及开设在叶片上的从叶尖贯穿至轮毂的环形槽4。环形槽4的轴线6与诱导轮的轴线5重合，环形槽的横截面近似矩形，环形槽底部直径RH2略大于轮毂直径RH，环形槽底部用RA圆角倒圆。
如图2a给出了现有等螺距诱导轮沿平均直径展开图，图中诱导轮叶片安放角βlcp，液流相对速度ω1cp，攻角icp，叶栅节距tcp(tcp＝πDcp/zin，zin为诱导轮叶片数)。如图2a所示现有诱导轮汽蚀发生在叶片入口段背面，汽穴长度lk，汽穴高度hk。图2b给出了本发明所提供的诱导轮展开图，利用开设在汽蚀区(具体为叶片入口段背面汽穴处)的环形槽4减少回流，将大的汽穴分割为若干小汽穴，由于单个汽穴长度lk和单个汽穴高度hk相对于开槽前汽穴都有所减小，因此流场变得稳定。
如图2a所示，汽穴在叶片入口边之后逐渐扩大，故环形槽4从诱导轮入口段引导部分3后段开始，并覆盖整个汽蚀区。环形槽的宽度b一般控制在2～3mm，对于尺寸较大的诱导轮也不超过4mm；环形槽的间距e一般取e＝(0.3～0.5)αcp，式中αcp为叶栅通道宽度，αcp＝(tcp-σcp)sinβlcp，式中σcp为叶片在旋转平面上的厚度，σcp＝δcp/sinβlcp，δcp为叶片的法向厚度；环形槽的数目Z一般为2～4个。
为提高叶片的强度，叶片切口的锐边用半径RB、RC倒圆(如图4、图5所示)，开槽部位与叶尖过渡部位用RD、RE、RF、RG倒圆(如图3所示)。

Claims (8)

1.一种抑制汽蚀振荡的诱导轮，包括轮毂和设置在轮毂外的螺旋形叶片；其特征在于：在诱导轮汽蚀区的叶片上从叶尖向轮毂方向开设有环形槽。
2.根据权利要求1所述的抑制汽蚀振荡的诱导轮，其特征在于：所述环形槽是沿诱导轮径向从叶尖向轮毂方向开设的。
3.根据权利要求1所述的抑制汽蚀振荡的诱导轮，其特征在于：环形槽轴线与轮毂轴线重合。
4.根据权利要求3所述的抑制汽蚀振荡的诱导轮，其特征在于：环形槽底部直径大于轮毂直径。
5.根据权利要求1所述的抑制汽蚀振荡的诱导轮，其特征在于：环形槽的宽度为2～4mm。
6.根据权利要求1所述的抑制汽蚀振荡的诱导轮，其特征在于：环形槽有多个并等间距分布，相邻两个环形槽之间的间距e＝(0.3～0.5)αcp,αcp为叶栅通道宽度。
7.根据权利要求1至5任一所述的抑制汽蚀振荡的诱导轮，其特征在于：环形槽有2～4个，沿轮毂轴向等间距分布。
8.根据权利要求1所述的抑制汽蚀振荡的诱导轮，其特征在于：环形槽底部、叶片切口的锐边以及环形槽与叶尖过渡部位均用圆角倒圆。
CN201611251541.7A 2016-12-30 2016-12-30 一种抑制汽蚀振荡的诱导轮 Active CN106762809B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201611251541.7A CN106762809B (zh) 2016-12-30 2016-12-30 一种抑制汽蚀振荡的诱导轮

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201611251541.7A CN106762809B (zh) 2016-12-30 2016-12-30 一种抑制汽蚀振荡的诱导轮

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN106762809A true CN106762809A (zh) 2017-05-31
CN106762809B CN106762809B (zh) 2020-01-21

Family

ID=58928438

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201611251541.7A Active CN106762809B (zh) 2016-12-30 2016-12-30 一种抑制汽蚀振荡的诱导轮

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN106762809B (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110905859A (zh) * 2019-12-26 2020-03-24 兰州理工大学 一种能够提高汽蚀性能的诱导轮

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005139964A (ja) * 2003-11-05 2005-06-02 Ebara Corp インデューサ及びポンプ
CN1954151A (zh) * 2003-12-05 2007-04-25 阿果技术公司 高性能导流轮
US20110123321A1 (en) * 2009-08-03 2011-05-26 Everett Russell Kilkenny Inducer For Centrifugal Pump
CN203130596U (zh) * 2013-03-26 2013-08-14 浙江天德泵业有限公司 一种串联式诱导轮
US20150044026A1 (en) * 2009-10-09 2015-02-12 Ebara International Coporation Inducer for Centrifugal Pump

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005139964A (ja) * 2003-11-05 2005-06-02 Ebara Corp インデューサ及びポンプ
CN1954151A (zh) * 2003-12-05 2007-04-25 阿果技术公司 高性能导流轮
US20110123321A1 (en) * 2009-08-03 2011-05-26 Everett Russell Kilkenny Inducer For Centrifugal Pump
US20150044026A1 (en) * 2009-10-09 2015-02-12 Ebara International Coporation Inducer for Centrifugal Pump
CN203130596U (zh) * 2013-03-26 2013-08-14 浙江天德泵业有限公司 一种串联式诱导轮

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110905859A (zh) * 2019-12-26 2020-03-24 兰州理工大学 一种能够提高汽蚀性能的诱导轮

Also Published As

Publication number Publication date
CN106762809B (zh) 2020-01-21

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101790421B1 (ko) 터보머신들의 인접한 블레이드 요소들의 흐름장들의 결합을 가하는 구조들 및 방법들, 그리고 그들을 포함하는 터보머신들
EP3056741B1 (en) Impeller of a compressor and compressor provided with same
EP2960462B1 (en) Turbine wheel for a radial turbine
US8998582B2 (en) Flow vector control for high speed centrifugal pumps
CN104533534B (zh) 超音速涡轮动叶片及轴流涡轮
JPH06294397A (ja) 流れを安定化させるケーシングを備えた半径流圧縮機
CN103195757B (zh) 一种结合附面层抽吸的对转压气机气动设计方法
US10502076B2 (en) Inter-turbine ducts with flow control mechanisms
CN107050543A (zh) 一种具有自调节叶片的微小型离心血液泵
US9631518B2 (en) Exhaust diffuser and method for manufacturing an exhaust diffuser
JP6109548B2 (ja) 圧縮機
WO2018083306A1 (en) High efficiency double suction impeller
CN107965473B (zh) 包括具有开口的至少一个叶片的、用于流体压缩装置的扩散器
JP2012202260A (ja) インペラ及びこれを備えたターボ機械
JP2010025041A (ja) 遠心流体機械
CN106762809A (zh) 一种抑制汽蚀振荡的诱导轮
WO2021134818A1 (zh) 一种高抗空化性能的诱导轮
GB1599908A (en) Centrifugal pumps
US9206820B2 (en) Inducer with cavitation instability controls to reduce vibrations and radial loads
Yue et al. Experimental investigation of the unsteady tip clearance flow in a low-speed axial contra-rotating compressor
KR101941810B1 (ko) 동익, 및 축류 회전 기계
US1601614A (en) Turbine
JPH01247798A (ja) 高速遠心圧縮機
Shivayogi et al. Numerical studies on the effect of slotted casing treatment on the performance of a transonic axial flow compressor
US20100303604A1 (en) System and method to reduce acoustic signature using profiled stage design

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant