一種具有橢圓形葉片出口形狀的離心泵葉輪的制作方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種離心泵葉輪，屬于流體機械領域。
【背景技術】
[0002]離心泵作為一種通用機械在國民經濟的各個領域中扮演著重要的角色，同時也消耗了大量的電力，因此提高離心泵的效率對新型節約型社會的建設具有重要意義；葉輪作為離心泵系統中的關鍵核心設備，其性能對離心泵的效率有極為顯著的影響，離心泵葉輪葉片形狀較為復雜，幾何參數多，控制難度大，同時各個幾何參數的匹配特性對離心泵葉輪的性能影響顯著，因此高效離心泵葉輪的設計是提高整泵效率的關鍵點。
[0003]由離心泵內部流動規律可知:葉輪出口流動極為復雜，葉片工作面和背面的相對流速差異明顯，形成顯著的尾跡結構，該流動結構容易造成較大的水力損失，從而影響離心泵葉輪的效率；同時由傳統方法設計的離心泵葉輪葉片出口沿圓周方向的厚度較大，受葉片工作面和背面較大速度梯度的影響，流體將在該區域產生摻混作用，該種不良的湍流混合過程也是造成葉輪水力損失的重要原因，因此離心泵葉輪的出口形狀對其效率的影響不容忽視，設計合理的葉片出口形狀可以顯著地提高離心泵葉輪的水力效率，進而提高整泵的效率。
[0004]目前針對如何提高離心泵葉輪效率，絕大部分研宄都集中在探索葉輪不同的參數匹配特性對泵性能的影響，未能重視葉輪出口不良流動的影響；本發明通過控制葉片出口幾何形狀，均勻重構葉片出口的流動結構，從而控制葉片出口的流動損失，進而降低葉輪的水力損失，達到提高泵能量性能的目的，因此離心泵葉輪出口形狀的控制對提高離心泵的性能具有實際意義。
【發明內容】
[0005]為了進一步提高離心泵的性能，本發明從控制離心泵葉輪出口不良的摻混流動結構出發，提出一種具有橢圓形葉片出口形狀的離心泵葉輪，該葉輪出口結構簡單、合理、實施容易，有效減小了葉輪出口的不良湍流摻混過程，均勻重構了葉輪出口復雜的流場分布特性，提高了葉輪效率，進一步改善了離心泵的性能。
[0006]本發明提出一種具有橢圓形葉片出口形狀的離心泵葉輪，其特征在于:葉片工作面和葉片背面在葉片出口邊的圓周方向相交，并成橢圓形葉片出口邊。
[0007]所述的橢圓形葉片出口邊為兩邊，分別與葉片工作面和葉片背面相連并相切；該橢圓形葉片出口邊形狀光滑，具有相同的橢圓幾何形狀。
[0008]所述的橢圓形出口邊的終點和葉輪出口邊齊平。
[0009]該橢圓形葉片出口邊的切線夾角Θ對離心泵的性能影響極為顯著，其變化范圍為 20-60。 ο
[0010]本發明的優點是:從控制葉輪出口不良的流動結構出發，通過改變葉輪出口的幾何形狀，調整葉輪出口的流場結構，均勻重構了葉輪出口復雜湍流結構，降低了葉輪出口的不良摻混流動過程造成的能量損失，進一步改善離心泵葉輪的性能。同時本發明還具有結構簡單、合理、加工實施方便等優點。
【附圖說明】
[0011]圖1為本發明提出的一種具有橢圓形葉片出口形狀的離心泵葉輪的軸截面示意圖。
[0012]圖2為具有傳統葉片出口形狀的離心泵葉輪的軸截面示意圖。
[0013]圖3為兩種具有不同葉片出口形狀離心泵的性能對比圖。
[0014]圖中(1)、(2)分別為橢圓形葉片出口邊；(3)、(4)分別為葉片工作面和背面；(5)為橢圓形葉片出口邊的終點；(6)為葉輪出口邊。
【具體實施方式】
[0015]下面結合附圖對本發明作進一步說明。
[0016]圖1給出了本發明提出的一種具有橢圓形葉片出口形狀的離心泵葉輪的軸截面示意圖，由圖可知:該橢圓形葉片出口邊分別與葉片工作面和葉片背面相連；該橢圓形葉片出口邊形狀光滑，具有相同的橢圓幾何形狀，并且與葉片工作面和葉片背面相切；該橢圓形出口邊的終點和葉輪出口邊齊平；該橢圓形葉片出口邊的切線夾角Θ為30°。
[0017]圖2給出了具有傳統葉片出口形狀的離心泵葉輪:葉片工作面3和葉片背面4在葉片出口邊6的圓周方向分開，葉片出口在圓周方向具有較大的厚度。
[0018]由圖3可知:本例中采用CFD手段對具有不同葉片出口形狀的離心泵進行性能進行預測，在相同葉輪和蝸殼條件下，可以看出在不同的工況下，具有橢圓形葉片出口形狀的離心泵效率皆高于具有傳統葉片出口形狀的離心泵；在離心泵設計點處，采用橢圓形葉片出口形狀后，泵效率提高了 2.5個百分點。因此本發明改善了葉輪出口流動結構，從而達到減小葉輪出口流動損失的目的，進而提尚栗的性能。
【主權項】
1.一種具有橢圓形葉片出口形狀的離心泵葉輪，其特征在于:葉片工作面和葉片背面在葉片出口邊的圓周方向相交，并成橢圓形葉片出口邊。
2.如權利要求1所述的一種具有橢圓形葉片出口形狀的離心泵葉輪，其特征在于:所述的橢圓形葉片出口邊為兩邊，分別與葉片工作面和葉片背面相連并相切；該橢圓形葉片出口邊形狀光滑，具有相同的橢圓幾何形狀。
3.如權利要求1所述的一種具有橢圓形葉片出口形狀的離心泵葉輪，其特征在于:所述的橢圓形出口邊的終點和葉輪出口邊齊平。
4.如權利要求1所述的一種具有橢圓形葉片出口形狀的離心泵葉輪，其特征在于:橢圓形葉片出口邊的切線夾角Θ對離心泵的性能影響極為顯著，其變化范圍為20-60°。
5.如權利要求1所述的一種具有橢圓形葉片出口形狀的離心泵葉輪，其特征在于:橢圓形葉片出口邊的切線夾角Θ對離心泵的性能影響極為顯著，其變化范圍為30°。
【專利摘要】一種具有橢圓形葉片出口形狀的離心泵葉輪。該橢圓形葉片出口邊（1）、（2）分別與葉片工作面（3）和葉片背面（4）相連并且光滑相切。該橢圓形葉片出口通過調整葉片出口形狀，改善葉片出口尾跡流動結構，降低葉片出口工作面與背面的速度梯度，減小葉片出口不良的摻混流動結構，以實現葉輪出口流場均勻重構，降低離心泵葉輪的水力損失，達到提升離心泵性能的目的。該橢圓形葉片出口邊（1）、（2）形狀光滑，具有相同的橢圓幾何形狀，與葉片工作面（3）和葉片背面（4）相連并且光滑相切；該橢圓形出口邊（1）、（2）的終點（5）和葉輪出口邊（6）齊平；該橢圓形葉片出口的切線夾角θ對離心泵的性能影響極為顯著，其變化范圍為20-60°。
【IPC分類】F04D29-24
【公開號】CN104776052
【申請號】CN201510138617
【發明人】張寧, 楊敏官, 高波, 王震
【申請人】江蘇大學
【公開日】2015年7月15日
【申請日】2015年3月27日