一种前后盖板非等厚叶片混流泵的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明专利涉及一种前后盖板非等厚叶片混流栗，属于流体机械领域。
【背景技术】
[0002] 混流栗作为一种通用流体机械在国民经济的各个领域中扮演着重要的角色，尤其 广泛应用于核主栗领域，但同时也消耗了大量的电力，因此提高混流栗的效率对新型节约 型社会建设具有重要意义。叶轮是影响混流栗效率的最主要过流部件，混流式叶轮在结构 和性能上介于离心式叶轮和轴流式叶轮之间，它在很大程度上决定了混流栗的性能和结 构，混流栗叶片呈明显空间扭曲形状，设计较为复杂几何参数多而繁琐，控制难度大，因此 尚效混流栗叶轮的设计是提尚整栗效率的关键。
[0003] 由混流栗内部流动规律可知：流体绕流混流式叶片的流动极为复杂，近叶片前盖 板和后盖板区的流速与叶片载荷相差明显，并且涡量分布也呈现显著的差异，形成了非均 匀流动。该流动结构不利于叶片对流体的做功及能量转换，造成较大的水力损失，从而影响 了混流栗的效率。传统设计的混流式叶轮，其叶片厚度从前盖板往后盖板方向是等厚的，没 有考虑到其厚度变化对流体流动的影响，因此不同的叶型对混流栗效率和叶片做功能力的 影响不可忽视。设计合理的叶片厚度可以显著地提高混流式叶轮的水力效率，进而提高整 栗的效率。
[0004] 目前针对如何提高混流栗叶轮效率，绝大部分研究都集中在探索不同叶轮的几何 参数对栗性能的影响，虽然也有对叶片厚度的相关研究，但是未能重视叶片前后盖板厚度 变化规律对性能的影响，从叶片的前盖板到后盖板的截面呈现不同的叶型变化规律，不同 的叶片形状直接影响到叶轮的性能和叶片载荷分布情况。本发明专利通过控制叶片从前盖 板到后盖板的厚度变化规律，调节叶片的做功能力，均匀叶片周围的流场结构，从而减小叶 轮的总体水力损失，达到提升混流栗性能的目的。因此，混流式叶片自前盖板到后盖板的厚 度变化规律，对提高混流栗的性能具有重要的实际意义和社会价值。
【发明内容】
[0005] 为了进一步提尚混流栗的性能、运彳丁稳定性以及能量的尚效利用，本发明专利从 叶片做功能力的基础性研究角度出发，提出一种前后盖板非等厚叶片混流式叶轮，该叶轮 的叶片形状结构合理、简单、易实施，有效改善了叶片表面的涡分布情况，使叶片的做功能 力较为均匀。
[0006] 本发明专利提出一种前后盖板非等厚叶片混流栗，包括叶片，其特征在于：叶片进 口边到叶片出口边的厚度是非等厚分布的；从叶片前盖板到叶片后盖板的叶片厚度变化规 律遵循y=b_ax的函数表达式，系数a的取值为：
；叶片厚度的变化在
$之间，其中 1|为叶片在后盖板处的厚度，$为叶片在前盖板处的厚度；^和％的取值满足叶片强度 要求即可，为常规技术手段；|为不同位置叶片的宽度，其取值范围由不同的叶片尺寸确 定；
5为叶片在后盖板处的厚度；其中因变量y为叶片厚度，自变量χ为叶片不 同位置距叶片后盖板的距离。
[0007] 本发明专利的优点是：从叶片做功能力和流动控制角度出发，通过改变叶片从前 盖板到后盖板的厚度，调整叶片周围的流场结构，均匀叶片对流体的做功能力，降低了流体 流动过程中的能量损失，改善了混流栗叶轮的性能，同时本发明还具有结构合理、加工实施 简易方便等优点。
【附图说明】
[0008] 下面结合附图对本发明作进一步说明。
[0009] 图1为本发明专利提出的混流式叶轮的轴截面投影示意图。
[0010] 图2为本发明专利提出的混流式叶轮叶片截面的轴截面投影示意图。
[0011] 图3为本发明专利提出的混流式叶轮，叶片自前盖板至后盖板的投影示意图。
[0012] 图4为本发明专利提出的混流式叶轮叶片截面及笛卡尔坐标系示意图。
[0013] 图5为本发明专利提出的混流式叶轮与普通等厚混流式叶轮的水力效率比较图。
【具体实施方式】
[0014] 本专利以比转速ns=390的混流栗为例。
[0015] 图1给出了本发明专利提出的一种前后盖板非等厚叶片混流式叶轮的轴截面投 影示意图。图中1为叶片出口边，2为叶片进口边，3为叶片的前盖板，4为叶片的后盖板，5 为叶片工作面，6为叶片的背面；由图可知：该混流式叶轮叶片从前盖板至后盖板是非等厚 的，并且呈现一定的变化规律；该混流式叶轮叶片后盖板处厚度备为3mm，叶片前盖板处厚 度_为1. lmm，l的取值范围为：84mm-134mm，即最窄的叶片宽度为84mm，最宽的叶片宽度为 134mm〇
[0016] 图2给出了本发明专利提出的一种前后盖板非等厚叶片混流式叶轮叶片截面的 轴截面投影示意图，由图可知：从叶片进口至出口，象征性地截取5个截面A、B、C、D、E，进 行叶片厚度规律的分析。
[0017] 图3给出了本发明专利提出的一种前后盖板非等厚叶片混流式叶轮叶片，自前盖 板至后盖板的投影示意图，图中展示了 5个截面的相对位置。
[0018] 图4给出了本发明专利提出的一种前后盖板非等厚叶片混流式叶轮叶片截面的 笛卡尔坐标系示意图，由图可知：叶片的不同截面，自叶片前盖板至后盖板厚度变化，遵 循不同的线性函数y=b_ax变化关系，其中a为
b为& ;本例中，分别取值：92. 6mm、 100. 8mm>109mm>117. 6mm>125. 8mm〇
[0019] 图5为本发明专利提出的混流式叶轮与普通等厚混流式叶轮的水力效率比较图， 由图可知：通过CFD计算分析可得，前后盖板非等厚叶片混流式叶轮的水力效率除了在较 小流量(《〇.9Qd)的情况下，其水力效率明显高于等厚叶片的方案。
【主权项】
1. 一种前后盖板非等厚叶片混流栗，包括叶片，其特征在于：叶片进口边到叶片出口 边的叶片厚度是非等厚分布的，并且呈现一定的线性规律变化。2. 根据权利要求1所述的一种前后盖板非等厚叶片混流栗，其特征在于所述呈现一定 的线性规律变化指：从叶片前盖板到叶片后盖板的叶片厚度变化规律遵循y=b_ax的函数 表达式，系数a的取值为_;叶片厚度的变化在&~&之间，其中_为叶片在后盖板处 的厚度，?为叶片在前盖板处的厚度；I为不同位置叶片的宽度，其取值范围由不同的叶片 尺寸确定；b= &，其中&为叶片在后盖板处的厚度；其中因变量y为叶片厚度，自变量X为 叶片不同位置距叶片后盖板的距离。
【专利摘要】本发明涉及一种前后盖板非等厚叶片混流泵，属于流体机械领域。其特征在于：叶片进口边到叶片出口边的叶片厚度是非等厚分布的，并且呈现一定的线性规律变化。该混流式叶片通过对前后盖板厚度的调整，改善叶轮流道内流体流动结构和叶轮的做功能力，使叶片载荷分布均匀，减弱叶片周围的涡强度，提升能量转换效率，降低混流泵的水力损失，达到提高混流泵叶轮性能的目的。
【IPC分类】F04D29/18
【公开号】CN105257588
【申请号】CN201510741555
【发明人】高波, 李玉婷, 倪丹, 张永超
【申请人】江苏大学
【公开日】2016年1月20日
【申请日】2015年11月5日