一种高比转速轴流泵叶轮出口角和厚度设计方法与流程

本发明涉及一种高比转速轴流泵叶轮出口角和厚度设计方法，特指比转速为1500的轴流泵叶轮叶片出口角和厚度分布的设计方法。
背景技术：
：轴流泵作为一种大流量、低扬程泵产品，在洪涝排水、农田灌溉、跨流域调水、喷水推进和大型水利工程等方面获得广泛的应用。我国对轴流泵水力模型的研制起步较晚，当时主要仿制前苏联水力模型，虽然研制了一批性能优良的水力模型，且总结出了如升力法、流线法等水力设计方法，但与目前国外的轴流泵技术相比，我国在三维流动理论研究轴流泵水力模型设计、水力安全稳定性、各部件精确匹配优化等方面还存在差距。因此，我国研制的轴流泵模型普遍存在效率偏低、高效区窄等问题，且目前的常规设计方法不够成熟，导致研发周期较长。目前先关机构对国内已有优秀的轴流泵水力模型进行了试验统计，主要统计了轴流泵叶片出口轴面速度、环量分布以及厚度分布，为设计者提供参考；但目前，比转速为1500的轴流泵国内尚未有优秀的水力模型供统计。技术实现要素：本发明的目的在于提供一种高比转速轴流泵叶轮出口角和厚度设计方法，特指比转速为1500的轴流泵叶轮叶片出口角和厚度分布的设计方法，给高比转速轴流泵叶轮出口角和厚度设计提供方法指导。为了解决以上技术问题，本发明采取如下方案：首先将叶片(2)按等距原理划分流面，其次根据叶片出口轴面速度和环量分布修正模型计算出各流面翼型的出口安放角β2，最后根据厚度分布规律由翼型工作面型线(3)向背面加厚得出背面型线(4)，最终设计出完整的翼型和叶片。具体设计步骤如下：(1)划分流面：按照等距里原则划分5个不同流面，每个流面所在半径为其中i-流面编号，1代表轮毂流面，5代表轮缘流面rh-轮毂半径rt-叶轮半径(2)计算翼型出口角：叶片出口轴面速度和环量分布修正公式为：km＝1.4960(r*)3-2.7876(r*)2+1.6520(r*)+0.7898kγ＝-0.1589(r*)3+0.3017(r*)2-0.1809(r*)+0.2138其中km-轴面速度修正系数kγ-环量分布修正系数r*-无量纲半径：根据设计流量q(m3/h)、扬程h(m)和转速n(r/min)计算翼型出口角β2：其中：ηv-容积效率，取0.98-排挤系数，取0.90(3)厚度分布计算：翼型在不同位置的厚度按一下分布规律计算：δ/δmax＝-3.9425(x/l)4+10.025(x/l)3-11.942(x/l)2+5.8574(x/l)+0.0156其中：δmax为翼型的最大厚度，l为翼型弦长，x为翼型工作面型线(3)上某一点到翼型进口距离。本发明提供了比转速为1500的轴流泵叶轮出口角和厚度分布设计，为比转速为1500的轴流泵叶轮提供了新的设计方法，该方法通过实践证明，取得了较好的综合效果。附图说明下面结合附图和实施列对本发明做进一步说明图1为轴流泵叶轮结构图图2为翼型形状示意图图3实施例叶轮设计结果图图中1—轮毂，2—叶片，3—工作面型线，4—背面型线。具体实施方式实施列的轴流泵比转速为1500，设计流量q＝1476m3/h，扬程h＝3m，转速n＝1450r/min，叶轮直径300mm，轮毂直径92mm。(1)划分流面：如图1所示，按照等距里原则对叶片(2)划分5个不同流面，每个流面所在半径为:其中i-流面编号，1代表轮毂流面，5代表轮缘流面rh-轮毂半径rt-叶轮半径具体划分结果如表1所示：表1流面划分流面编号12345半径ri46mm72mm98mm124mm150mm(2)计算翼型出口角：叶片出口轴面速度和环量分布修正公式为：km＝1.4960(r*)3-2.7876(r*)2+1.6520(r*)+0.7898kγ＝-0.1589(r*)3+0.3017(r*)2-0.1809(r*)+0.2138其中km-轴面速度修正系数kγ-环量分布修正系数r*-无量纲半径：如图2所示，根据设计流量q(m3/h)、扬程h(m)和转速n(r/min)计算翼型出口角β2：其中：ηv-容积效率，取0.98-排挤系数，取0.90vm-轴面速度vu2-叶轮出口速度在圆周方向的分量u2-叶轮出口圆周速度计算结果如表2所示：表2翼型出口角翼型编号12345出口角14.29°18.71°21.59°23.37°26.32°(3)厚度分布计算：如图2所示，翼型在不同位置的厚度按一下分布规律计算：δ/δmax＝-3.9425(x/l)4+10.025(x/l)3-11.942(x/l)2+5.8574(x/l)+0.0156其中：δmax为翼型的最大厚度，l为翼型弦长，x为翼型工作面型线(3)上某一点到翼型进口距离。本实施例每个翼型的最大厚度如表3所示表3翼型最大厚度翼型编号12345δmax13.211.48.87.45.6最后绘制叶片的水力图纸，如图3所示。最终通过试验，各角度下最高效率点的性能如表4所示，综合性能较好。表4试验结果虽然本发明披露如上，但本发明并非限定于此。任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，均可作各种更动与修改，因此本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。当前第1页12