主分類號：/17

分類編號：/17；/28；/00；/18；/08；/14

優(yōu)先事項：

專利狀態(tài)代碼：有效-授權(quán)

法律狀態(tài)：2023.02.07#授權(quán)；2019.11.05#實審生效；2019.10.11#公開

摘要：本發(fā)明公開了一種徑向出水量大混流泵葉輪的設(shè)計方法，包括以下步驟：1）確定葉輪基本幾何尺寸；2）初步確定葉輪進出口三角形關(guān)系；3）利用計算流體力學(xué)分析軟件對葉輪進行流場分析，得到流量、揚程、效率之間的關(guān)系；4）調(diào)整葉輪進出口放置角度；5）建立葉輪與蝸殼的三維模型；6）利用計算流體力學(xué)分析軟件進行聯(lián)合分析；7）調(diào)整葉輪進出口放置角度，使之與蝸殼相匹配；8）得到不同的角度組合；9）利用計算流體力學(xué)分析軟件進行聯(lián)合分析；10）得到最終的葉輪幾何參數(shù)。本發(fā)明設(shè)計原理簡單，計算方便快捷，可以提高設(shè)計效率，使得設(shè)計的混流泵葉輪的運行效率提高，節(jié)約成本。

主權(quán)標(biāo)題：1.一種徑向排放大型混流泵葉輪的設(shè)計方法，其特征在于，該方法包括以下步驟：1.確定葉輪的基本幾何尺寸；2.初步確定葉輪進出口三角形之間的關(guān)系；3.利用計算流體力學(xué)分析軟件對葉輪進行流場分析，得到流量、揚程與效率之間的關(guān)系；4.調(diào)整葉輪進出口放置角度；5.建立葉輪與蝸殼的三維模型；6.利用計算流體力學(xué)分析軟件進行聯(lián)合分析；7.調(diào)整葉輪進出口放置角度，使之與蝸殼相匹配；8.得到不同的角度組合；9.利用計算流體力學(xué)分析軟件進行聯(lián)合分析；10.得到最終的葉輪幾何參數(shù)； 步驟2，首先計算水流絕對速度V1與圓周速度U1，得到葉輪入口速度的三角關(guān)系： 其中W1為相對速度，β1為入口放置角，D1為葉輪入口直徑，n為葉輪轉(zhuǎn)速。然后計算出口絕對速度V2與軸向分速度Vm2，得到葉輪出口速度的三角關(guān)系：vm2＝u2-β2 其中Vu2為圓周分速度，U2為出口圓周速度，β2為出口放置角。

全文數(shù)據(jù)：一種徑向出水大型混流泵葉輪設(shè)計方法。技術(shù)領(lǐng)域本發(fā)明涉及一種混流泵葉輪設(shè)計方法，特別涉及一種徑向出水大型混流泵葉輪設(shè)計方法。背景技術(shù)目前，大型混流泵主要用于輸送大流量、低揚程的介質(zhì)。葉輪設(shè)計方法有相似變換法、轉(zhuǎn)速系數(shù)法等。其中相似變換法要求模型優(yōu)良，由于混流泵應(yīng)用條件不同，相似設(shè)計時很難找到合適、高效的葉輪模型。轉(zhuǎn)速系數(shù)法設(shè)計葉輪，根據(jù)經(jīng)驗公式確定葉片進出口角，通過保角變換設(shè)計很難得到準(zhǔn)確的葉片進出口角和葉片型線，葉輪效率不高。 發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的是提供一種能夠提高葉輪效率的徑向出水大型混流泵葉輪設(shè)計方法。本發(fā)明的目的是通過這樣的技術(shù)方案實現(xiàn)的，一種徑向出水大型混流泵葉輪設(shè)計方法，該方法包括以下步驟：1)確定葉輪的基本幾何尺寸；2)初步確定葉輪進出口三角形之間的關(guān)系；3)利用計算流體力學(xué)分析軟件對葉輪進行流動分析，得到流量、揚程和效率之間的關(guān)系；4)調(diào)整葉輪進出口放置角；5)建立葉輪與蝸殼的三維模型；6)利用計算流體力學(xué)分析軟件進行聯(lián)合分析；7)調(diào)整葉輪進出口放置角，使之與蝸殼相匹配；8)得到不同的角度組合；9)利用計算流體力學(xué)分析軟件進行聯(lián)合分析；10)得到最終的葉輪幾何參數(shù)。

其中，在步驟1）中，由葉輪外形尺寸確定輸入流量、揚程、速度參數(shù)，根據(jù)速度系數(shù)法計算葉輪進出口基本尺寸，校核流道截面積的變化規(guī)律。其中，在步驟2）中，先計算水流絕對速度V1與圓周速度U1，得到葉輪入口速度的三角關(guān)系： 其中，W1為相對速度，β1為入口放置角，D1為葉輪入口直徑，n為葉輪轉(zhuǎn)速。再計算出口絕對速度V2與軸向表面分速度Vm2，得到葉輪出口速度的三角關(guān)系： 其中，Vu2為圓周分速度，U2為出口圓周速度，β2為出口放置角。 其中，在步驟4)中，根據(jù)葉輪進出口速度的三角關(guān)系，調(diào)整計算葉片進出口緣的放置角β1、β2，得到不同工況下葉片不同軸向流線上的進出口緣放置角組合，得到動揚程Hd較小的葉輪設(shè)計參數(shù)。進一步地，在步驟7)-10)中，具體方法為：1)根據(jù)前6步的分析數(shù)據(jù)，調(diào)整葉輪葉片各軸向流線?*滄敖鉛?的大小，使得葉片出口水速變化方向與蝸殼型線方向一致；2)利用計算流體力學(xué)分析軟件，對各工況點的流量、揚程、效率進行分析，再次調(diào)整葉片進出口安裝角，使混流泵在該工況點的效率獲得最優(yōu)值； 3)對工況區(qū)域內(nèi)不同流動過程和揚程點進行計算分析，調(diào)整不同流量和工況區(qū)域揚程點處的高效點安裝角度；4)對以上計算得到的安裝角度組合進行總結(jié)分析，在滿足給定混流泵設(shè)計參數(shù)的條件下，優(yōu)化葉輪進出口角度參數(shù)，對葉輪進行三維重新建模，并結(jié)合蝸殼進行計算流體力學(xué)分析，得到工況區(qū)域內(nèi)流量和揚程變化平穩(wěn)，高效區(qū)域較寬的葉輪設(shè)計參數(shù)。

本發(fā)明由于采用了上述技術(shù)方案，具有設(shè)計原理簡單、計算方便快捷的優(yōu)點，能夠提高設(shè)計效率，使得所設(shè)計的混流泵葉輪的運行效率提高，節(jié)約成本。 附圖說明 本發(fā)明的附圖說明如下： 圖1為本發(fā)明所采用的葉輪入口速度三角關(guān)系示意圖； 圖2為本發(fā)明調(diào)整后的葉輪出口速度三角關(guān)系示意圖； 圖3為本發(fā)明調(diào)整后的葉片各流線入口、出口角度示意圖； 圖4為本發(fā)明匹配后的葉片、葉輪、蝸殼結(jié)構(gòu)示意圖。 具體實施方式 下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的具體實施方式作進一步的詳細說明，但本發(fā)明并不局限于這些實施方式，任何對本實施方式基本精神的改進或替換，均落入本發(fā)明權(quán)利要求要求的保護范圍內(nèi)。 實施例1：一種徑向排放大型混流泵葉輪的設(shè)計方法，包括以下步驟：1）確定葉輪的基本幾何尺寸；2）初步確定葉輪進出口三角形之間的關(guān)系；3）利用計算流體力學(xué)分析軟件對葉輪進行流動分析，得到流量、揚程、效率之間的關(guān)系；4）調(diào)整葉輪進出口放置角度；5）建立葉輪4和蝸殼5的三維模型；6）利用計算流體力學(xué)分析軟件進行聯(lián)合分析；7）調(diào)整葉輪進出口放置角度，使之與蝸殼相匹配；8）得到不同的角度組合；9）利用計算流體力學(xué)分析軟件進行聯(lián)合分析；10）得到最終的葉輪幾何參數(shù)。 在步驟1)中，由葉輪外形尺寸確定輸入流量、揚程及速度參數(shù)，根據(jù)速度系數(shù)法計算葉輪進出口基本尺寸，驗證流道過水截面積的變化規(guī)律。

進一步的，如圖1所示，在步驟2）中，先計算水流絕對速度V1與圓周速度U1，得到葉輪入口速度的三角關(guān)系： 其中，W1為相對速度 β1為入口放置角 D1為葉輪入口直徑 n為葉輪轉(zhuǎn)速 如圖2所示，再計算出口絕對速度V2與軸向表面速度Vm2，得到葉輪出口速度的三角關(guān)系： 其中，Vu2為圓周速度 U2為出口圓周速度 β2為出口放置角。 如圖3所示，在步驟4)中，根據(jù)葉輪4進出速度的三角關(guān)系，調(diào)整計算葉片6進出邊的放置角β1、β2，得到不同工況下進出邊2、3在葉片6不同軸向流線1上的放置角組合，得到動揚程Hd最小的葉輪設(shè)計參數(shù)。如圖4所示，進一步地，在步驟7)-10)中，具體方法為：1)根據(jù)前6步的分析數(shù)據(jù)，調(diào)整葉輪葉片各軸向流線1上的放置角β2的大小，使葉片6水流速度的變化方向與蝸殼型線方向相匹配； 2)利用計算流體力學(xué)分析軟件對各工況點的流量、揚程、效率進行分析，再次調(diào)整葉片6的進出口放置角度，使混流泵在該工況點的效率達到最優(yōu)；3)對工況區(qū)域內(nèi)不同的流動過程和揚程點進行計算分析，調(diào)整工況區(qū)域內(nèi)不同流量和揚程點下高效點的放置角度；4)對以上計算得到的放置角度組合進行總結(jié)分析，在滿足給定混流泵設(shè)計參數(shù)的條件下，優(yōu)化葉輪進出口角度參數(shù)，對葉輪重新進行三維建模，并結(jié)合蝸殼進行計算流體力學(xué)分析，得到工況區(qū)域內(nèi)流量、揚程變化平穩(wěn)，高效區(qū)較寬的葉輪設(shè)計參數(shù)。

權(quán)利要求書：1.一種徑向出水大型混流泵葉輪設(shè)計方法，其特征在于，該方法包括以下步驟：1)確定葉輪基本幾何尺寸；2)初步確定葉輪進出口三角形關(guān)系；3)利用計算流體力學(xué)分析軟件對葉輪進行流場分析，得到流量、揚程、效率之間的關(guān)系；4)調(diào)整葉輪進出口放置角度；5)建立葉輪與蝸殼的三維模型；6)利用計算流體力學(xué)分析軟件進行聯(lián)合分析；7)調(diào)整葉輪進出口放置角度，使之與蝸殼相匹配；8)得到不同的角度組合；9)利用計算流體力學(xué)分析軟件進行聯(lián)合分析；10)得到最終的葉輪幾何參數(shù)。 2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的大型徑向出水混流泵葉輪設(shè)計方法，其特征在于：在步驟1)中，由葉輪外形尺寸確定輸入流量、揚程、轉(zhuǎn)速參數(shù)，根據(jù)速度系數(shù)法計算葉輪進出口基本尺寸，并驗證流道過水截面積的變化規(guī)律。 3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的大型徑向出水混流泵葉輪設(shè)計方法，其特征在于，所述步驟2)中，首先計算水流絕對速度V1與圓周速度U1，得到葉輪入口速度的三角關(guān)系： 其中W1為相對速度 β1為入口放置角 D1為葉輪入口直徑 n為葉輪轉(zhuǎn)速 然后計算出口絕對速度V2與軸向表面分速度Vm2，得到葉輪出口速度的三角關(guān)系： 其中Vu2為圓周分速度 U2為出口圓周速度 β2為出口放置角。 4.如權(quán)利要求3所述的徑向出水大型混流泵葉輪設(shè)計方法，其特征在于：所述步驟4)中，根據(jù)葉輪進出口速度的三角關(guān)系，調(diào)整計算葉片進出口緣放置角β1、β2，得到不同工況下葉片不同軸向流線上進出口緣放置角的組合，得到動揚程Hd最小的葉輪設(shè)計參數(shù)。5.如權(quán)利要求4所述的徑向出水大型混流泵葉輪設(shè)計方法，其特征在于步驟7)-10)中具體方法如下：1)根據(jù)前六步分析數(shù)據(jù)，調(diào)整葉輪葉片各軸向流線上放置角β2的大小，使葉片出口水速變化方向與蝸殼型線方向相匹配； 2)通過計算流體力學(xué)分析軟件對各工況點的流量、揚程、效率進行分析，再次調(diào)整葉片進出口放置角度，得到該工況點處混流泵效率的最優(yōu)值；3)對運行工況區(qū)內(nèi)不同流動過程和揚程點進行計算分析，調(diào)整得到運行工況區(qū)內(nèi)不同流量和揚程點處效率點的放置角度；4)將以上計算得到的放置角度進行綜合分析，在滿足給定的混流泵設(shè)計參數(shù)的條件下重慶水輪機廠，優(yōu)化葉輪進出口角度參數(shù)，對葉輪重新進行三維建模，并結(jié)合蝸殼進行計算流體力學(xué)分析，得到運行工況區(qū)內(nèi)流量、揚程變化平穩(wěn)、高效區(qū)較寬的葉輪設(shè)計參數(shù)。

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