具有海豚型头部的泵类叶片翼型的制作方法

背景技术：
：不同类型的泵在不同运行工况中经常会出现空化现象。空化是水泵常见的破坏方式，它使叶片表面产生破坏，并产生振动和噪音，使水泵性能降低，影响水泵的安全稳定运行和使用寿命。

水泵的空化主要发生在水泵叶片进口部位，在小流量工况空化主要发生在水泵叶片进口的背面，而在大流量工况空化主要发生在水泵叶片进口的正面。当水泵进口水流内部压力降至当地温度的饱和蒸汽压以下时，发生汽化形成空泡，空泡在压力较低的流场内部不断长大，进入高压区后发生溃灭，产生压力冲击波及微射流等，造成对固体壁面空蚀破坏的现象。因此如何对水泵进口头部翼型的形状进行优化设计，将对改善水泵空化性能起着至关重要的作用。

技术实现要素：
：本实用新型所的目的是提供一种具有海豚型头部的泵类叶片翼型，通过采用海豚型头部的水泵进口翼型，改善水泵的空化性能。本使用新型的技术方案为：一种具有海豚型头部的泵类叶片翼型，包括头部翼尖OA、海豚型头部OB和翼型其余部分BC，其特征是：海豚型头部OB长度L1与整个翼型OC长度L的比值：L1/L≤0.2,头部翼尖OA长度L2与海豚型头部OB长度L1的比值：L2/L1≤0.3，头部翼尖OA在A点与A’点处厚度t1与海豚型头部OB在B点与B’点处厚度t的比值：t1/t＝0.35～0.6，头部翼尖A点与海豚型头部B点之间通过样条曲线光滑过渡，海豚型头部翼型的OA’B’边曲率无突变。

技术效果：在水力机械领域，有专门的无量纲参数用于分析空化发生的可能性，该参数称作空化数σ，其定义为：

其中，σ为空化数，p₁为水泵叶片最低压力，p_v为水泵内水流工作温度下的汽化压力，ρ为水的密度，U为基准速度。在该空化数σ的表达式中，对于流体温度一定，转速一定的水泵来说，p_v、ρ和U均为定值，决定空化数σ大小的只有p₁值的大小。

具有海豚型头部的泵类叶片翼型，可以通过改变叶片头部翼型的厚度，在叶片压力最低点附近形成流体流动的驻点，根据伯努利方程，驻点处压力p的表达式为：

其中，u为泵叶片进口压力最低点附近流体的速度。

将(2)式代入(1)式可得驻点附近的空化数σ':

式(3)中σ'与式(1)中σ的差值△σ为：

由式(2)与式(4)可以得出，采用具有海豚型头部的泵类叶片翼型，可以使进口附近最低点压力提高从而使水泵空化数提高使水泵空化性能得到明显提高。常规头部泵类叶片三维如图2所示，海豚型泵类头部泵类叶片三维如图3所示。如图4采用海豚型头部水泵和常规水泵空化性能比较图中所示，采用海豚型头部水泵临界空化系数要明显小于常规水泵临界空化系数，表明采用海豚型头部翼型的水泵空化性能得到明显的提高。

附图说明：

图1海豚型头部泵类叶片翼型示意图

图2常规头部泵类叶片三维图

图3海豚型头部泵类叶片三维图

图4采用海豚型头部水泵和常规水泵空化性能比较图

具体实施方式

如图1所示，一种具有海豚型头部的泵类叶片翼型，包括头部翼尖OA、海豚型头部OB和翼型其余部分BC，其特征是：海豚型头部OB长度L1与整个翼型OC长度L的比值：L1/L≤0.2,头部翼尖OA长度L2与海豚型头部OB长度L1的比值：L2/L1≤0.3，头部翼尖OA在A点与A’点处厚度t1与海豚型头部OB在B点与B’点处厚度t的比值：t1/t＝0.35～0.6，头部翼尖A点与海豚型头部B点之间通过样条曲线光滑过渡，海豚型头部翼型的OA’B’边曲率无突变。

由于水泵空化主要发生在水泵进口，所以海豚型头部OB距离泵进口边不能过远，其距离由海豚型头部OB长度L1与整个翼型OC长度L的比值来确定，其比值L1/L≤0.2；海豚型头部翼型的关键是在叶片翼型进水边合适位置形成驻点，该驻点的位置应接近于叶片进口压力最低点位置，驻点位置由头部翼尖OA长度L2与海豚型头部OB长度L1的比值确定，其比值L2/L1≤0.3；同时，若要形成驻点，需要在驻点位置附近有翼型厚度的增加，海豚型头部翼型驻点附近厚度由头部翼尖OA在A点与A’点处厚度t1与海豚型头部OB在B点与B’点处厚度t的比值来确定，其比值t1/t＝0.35～0.6；为保证水泵的性能，海豚型头部翼型需要有良好的水动力学特性，这就要求整个翼型具有良好的流线型，故而要求头部翼尖A点与海豚型头部B点之间通过样条曲线光滑过渡，海豚型头部翼型的OA’B’边曲率无突变，这样才能保证水泵整个综合性能的优异。

如图4所示，曲线1为常规水泵空化曲线，曲线2为采用海豚型头部翼型水泵空化曲线，横坐标Qm为模型水泵流量，纵坐标σ_c为临界空化系数。临界空化系数σ_c的定义为在某一工况，水泵效率下降某一指定值时所对应的空化系数。