專利名稱：軸流泵葉輪葉片的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種軸流泵葉輪葉片，屬于流體機械領域。
背景技術：
泵是使用最廣泛的通用機械之一，耗電量約占全國總電量的25％，其中軸流泵又占有相當大的比例，其大中型水利工程及眾多的機電排灌站中，大部分都使用了軸流泵機組，但我國軸流泵葉輪水力模型的效率，從總體上比國外先進水平低1～3％，主要原因是對軸流泵內真實流動現象研究不夠深入。如專利號為ZL95103466.9的《前導輪立式軸流泵》、專利號為ZL92106090.4的《多用異步電機軸流泵》、專利申請號為01109652.7的《內置式對旋軸流泵》，軸流泵的葉輪葉片是軸流泵關鍵部件，他們對軸流泵葉輪葉片都是采用現有通常的升力法或奇點分布法進行設計，這些設計方法均未考慮到葉片端部靠近外殼和輪轂等區域，靜止的外殼壁面上的環狀邊界層與轉動葉片表面上的邊界層以及通過葉片端部和外殼之間的間隙流動相互干涉，以及葉片之間的二次流，形成包括分離在內的復雜的非定常流動，產生馬蹄形渦、泄露渦及尾渦等各種旋渦，上述這些復雜流動因素，造成現有軸流泵水力模型效率偏低，水力損失很大。
發明內容
本發明的目的是建立正確合理的流動模型，運用該流動模型設計出新型軸流泵葉輪葉片，葉輪葉片能有效地控制外殼和輪轂表面上的環狀邊界層的發展及葉片負壓面上邊界層的分離，同時減少葉片端部載荷，降低間隙流動的影響，使葉片的形狀更好地與實際流動相符，以提高軸流泵的效率。
本發明的設計方法是考慮到葉輪外緣及葉輪輪轂處的邊界層及間隙的影響，建立正確合理的流動模型，運用該流動模型提出如下新的設計方法，其設計基本方程式為Cylt=A(R,δ)·2ΔVuW∞·11+tgλ/tgβ∞----(1)]]>式中，Cy為升力系數， 為葉柵稠密度，其余為流動參數，A(R，δ)為考慮到葉輪外緣及葉輪輪轂處的邊界層及間隙影響的修正系數，由下式確定。 其中，R為計算斷面半徑，δh為葉輪輪轂斷面處的邊界層的厚度，δ2為葉輪輪緣斷面處的邊界層的厚度。δh、δ2由下式確定，δ(x)=[(3n+1)(2n+1)2nβ0]n+13n+1(W∞,ixμ/ρ)2n3n+1·x---i=h,2---(3)]]>x取為葉片出口處的大小。其中n為實驗確定的軸流泵邊界層內速度分布規律的指數次方，在這里n＝7.8。
根據上述流動模型及基本方程式(1)、(2)、(3)設計計算得出的基本數據，設計出葉輪葉片，該葉輪葉片其葉端及葉根部分為加長前傾的扭曲形狀。葉輪葉片骨線從葉輪葉片端部及根部向入口方向傾斜45°，并使葉輪葉片骨線加長25％，構成如圖3所示的加長翼型的葉輪葉片骨線。葉輪葉片骨線從A端端部逐漸過渡到中間翼型B端，再從中間翼型B端過渡到葉輪葉片的根部C端。
結合附圖對本發明做進一步說明。
圖1軸流泵常規葉輪葉片翼型結構2新型軸流泵葉輪葉片骨線示意3加長翼型葉輪葉片結構圖如圖1所示，該圖為用現有技術做出的葉輪葉片常規翼型結構圖。如圖2所示，為根據本發明的流動模型及基本方程式(1)、(2)、(3)設計計算得出的基本數據，骨線從葉輪葉片的根部A端逐漸過渡到中間翼型B端，并從中間翼型B端向入口方向傾斜，45°，再過渡到葉輪葉片的端部C。BC段骨線長度為AB段骨線長度的25％，也就是說骨線AC的長度是骨線AB的長度的125％。在做出前傾扭曲骨線AC的基礎上完成如圖3所示的加長前傾扭曲形狀的翼型葉輪葉片結構設計圖。
本發明的優點是根據本發明提出的流動模型設計方法設計的新型軸流泵葉輪葉片，即葉端及葉根部分采用了加長前傾的扭曲形狀。能有效地控制外殼和輪轂表面上的環狀邊界層的發展及葉片負壓面上邊界層的分離，同時減少葉片端部載荷，降低間隙流動的影響，使葉片的形狀更好地與實際流動相符。
權利要求
1.本發明涉及一種新型軸流泵葉輪葉片，其特征在于建立正確合理的流動模型，運用該流動模型提出如下新的設計方法，其設計基本方程式為Cylt=A(R,δ)·2ΔVuW∞·11+tgλ/tgβ∞----(1)]]>式中，Cy為升力系數， 為葉柵稠密度，其余為流動參數，A(R，δ)為考慮到葉輪外緣及葉輪輪轂處的邊界層及間隙影響的修正系數，由下式確定。 其中，R為計算斷面半徑，δh為葉輪輪轂斷面處的邊界層的厚度，δ2為葉輪輪緣斷面處的邊界層的厚度。δh、δ2由下式確定。δ(x)=[(3n+1)(2n+1)2nβ0]n+13n+1(W∞,ixμ/ρ)2n3n+1·x---i=h,2---(3)]]>x取為葉片出口處的大小。其中n為實驗確定的軸流泵邊界層內速度分布規律的指數次方，在這里n＝7.8。
2.根據權利要求1所述的新型軸流泵葉輪葉片，其特征在于葉輪葉片其葉端及葉根部分為加長前傾的扭曲形狀。
3.根據權利要求1所述的新型軸流泵葉輪葉片，其特征在于葉輪葉片骨線從葉輪葉片端部及根部向入口方向傾斜45°，并使葉輪葉片骨線加長25％。
4.根據權利要求1所述的新型軸流泵葉輪葉片，其特征在于葉輪葉片骨線從A端端部逐漸過渡到中間翼型B端，再從中間翼型B端過渡到葉輪葉片的根部C端。
全文摘要
本發明涉及一種新型軸流泵葉輪葉片，該葉輪葉片建立了正確合理的流動模型，運用該流動模型及基本方程式(1)、(2)、(3)設計計算得出的基本數據，設計出葉端及葉根部分采用了加長前傾的扭曲形狀的葉輪葉片，葉輪葉片能有效地控制外殼和輪轂表面上的環狀邊界層的發展及葉片負壓面上邊界層的分離，同時減少葉片端部載荷，降低間隙流動的影響，使葉片的形狀更好地與實際流動相符。
文檔編號F03B3/12GK1414248SQ0213345
公開日2003年4月30日 申請日期2002年7月12日 優先權日2002年7月12日
發明者陳次昌, 宋文武 申請人:四川工業學院