基于試驗(yàn)的軸流泵裝置導(dǎo)葉體水力優(yōu)化方法
【專利摘要】基于試驗(yàn)的軸流泵裝置導(dǎo)葉體水力優(yōu)化方法，屬于水力機(jī)械【技術(shù)領(lǐng)域】。本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有軸流泵導(dǎo)葉體設(shè)計(jì)方法不能在泵裝置中實(shí)現(xiàn)與出水流道水力性能相匹配的缺陷，提供了基于試驗(yàn)的軸流泵裝置導(dǎo)葉體的水力優(yōu)化方法。本發(fā)明設(shè)計(jì)和構(gòu)建了軸流泵裝置導(dǎo)葉體出口平均速度環(huán)量影響出水流道水力性能的模型試驗(yàn)裝置，對(duì)一組 7 個(gè)方案的試驗(yàn)導(dǎo)葉體出口環(huán)量和出水流道水頭損失分別進(jìn)行測(cè)試和計(jì)算，在研明軸流泵裝置導(dǎo)葉體出口環(huán)量影響出水流道水頭損失規(guī)律的基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)對(duì)軸流泵裝置導(dǎo)葉體的水力優(yōu)化，使其與出水流道達(dá)到最佳匹配、進(jìn)一步提高軸流泵裝置的水力性能。本發(fā)明能夠適用于由不同型號(hào)軸流泵和不同型式出水流道組成的軸流泵裝置中的導(dǎo)葉體水力優(yōu)化。
【專利說(shuō)明】基于試驗(yàn)的軸流泵裝置導(dǎo)葉體水力優(yōu)化方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及軸流泵裝置導(dǎo)葉體的水力優(yōu)化設(shè)計(jì)，尤其涉及基于試驗(yàn)的軸流泵裝置 導(dǎo)葉體水力優(yōu)化方法，屬于水力機(jī)械【技術(shù)領(lǐng)域】。

【背景技術(shù)】
[0002] 大型軸流泵裝置廣泛應(yīng)用于我國(guó)平原地區(qū)，在抗旱排澇、水資源調(diào)配和水環(huán)境改 善等領(lǐng)域發(fā)揮了十分重要的作用。軸流泵裝置是由進(jìn)水流道、出水流道和軸流泵的葉輪、導(dǎo) 葉體組成，其中，進(jìn)水流道位于葉輪之前，導(dǎo)葉體位于葉輪之后，出水流道位于導(dǎo)葉體之后。 水流在高速旋轉(zhuǎn)的軸流泵葉輪的作用下獲得能量，同時(shí)導(dǎo)葉體出口的水流還具有很大的速 度環(huán)量。常規(guī)的軸流泵設(shè)計(jì)不針對(duì)具體的軸流泵裝置，導(dǎo)葉體水力設(shè)計(jì)的目標(biāo)是調(diào)整從葉 輪流入導(dǎo)葉體水流的方向、消除導(dǎo)葉體出口水流的速度環(huán)量。近年來(lái)的研究發(fā)現(xiàn)，在軸流泵 裝置中，導(dǎo)葉體出口水流的速度環(huán)量對(duì)出水流道內(nèi)流態(tài)及水頭損失的影響并不是環(huán)量愈小 愈好，而是存在使出水流道水頭損失最小的最優(yōu)環(huán)量。因此，導(dǎo)葉體的常規(guī)設(shè)計(jì)方法導(dǎo)致其 與出水流道的水力性能不匹配，增大了出水流道的水頭損失。出水流道水頭損失對(duì)軸流泵 裝置效率的影響是很大的，特別是對(duì)于年運(yùn)行時(shí)數(shù)長(zhǎng)的大型低揚(yáng)程泵站，這種影響更須予 以重視。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明的目的就是針對(duì)上述現(xiàn)有方法的缺陷，提供基于試驗(yàn)的大型軸流泵裝置導(dǎo) 葉體的水力優(yōu)化方法。在研明軸流泵裝置出水流道水頭損失與其導(dǎo)葉體出口平均速度環(huán)量 關(guān)系的基礎(chǔ)上，以軸流泵裝置導(dǎo)葉體的出口平均速度環(huán)量達(dá)到最優(yōu)環(huán)量為目標(biāo)進(jìn)行導(dǎo)葉體 優(yōu)化設(shè)計(jì)，使其與出水流道達(dá)到最佳配合、實(shí)現(xiàn)軸流泵裝置水力性能的最優(yōu)化。經(jīng)檢索，尚 未見(jiàn)到根據(jù)軸流泵裝置出水流道的最優(yōu)環(huán)量對(duì)軸流泵導(dǎo)葉體進(jìn)行水力優(yōu)化的文獻(xiàn)報(bào)道及 專利申請(qǐng)，僅有一些學(xué)者對(duì)軸流泵導(dǎo)葉體進(jìn)、出口速度環(huán)量的分布等進(jìn)行了研究。
[0004] 本發(fā)明的目的是通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：
[0005] (1)設(shè)計(jì)和構(gòu)建軸流泵裝置導(dǎo)葉體出口平均速度環(huán)量影響出水流道水力性能的模 型試驗(yàn)裝置，由模型泵、導(dǎo)葉體、平均速度環(huán)量計(jì)、出水流道、出水池、閘閥、輔助泵、流量計(jì) 通過(guò)管道依次連接構(gòu)成，出水流道進(jìn)口的管道壁上設(shè)有出水流道進(jìn)口測(cè)壓孔，出水流道進(jìn) 口測(cè)壓孔上安裝連接出水流道進(jìn)口測(cè)壓管，出水流道出口的出水池側(cè)壁上設(shè)有出水流道出 口測(cè)壓孔，出水流道出口測(cè)壓孔上安裝連接出水流道出口測(cè)壓管；在該裝置中，水流從模型 泵的葉輪流出，依次流經(jīng)導(dǎo)葉體、平均速度環(huán)量計(jì)、出水流道進(jìn)口測(cè)壓管斷面、出水流道、出 水池、出水流道出口測(cè)壓管斷面、閘閥、輔助泵、流量計(jì)，最后再回到所述模型泵進(jìn)口，構(gòu)成 一個(gè)循環(huán)系統(tǒng)；
[0006] 所述模型泵與所研究的大型軸流泵裝置中的原型泵相似，用于在試驗(yàn)裝置中提供 與原型軸流泵裝置相似的水流，模型泵葉輪直徑為D，單位為m ;
[0007] 所述導(dǎo)葉體為在所述模型泵原配導(dǎo)葉體基礎(chǔ)上經(jīng)過(guò)專門設(shè)計(jì)的一組供試驗(yàn)用的 導(dǎo)葉體方案，用于在試驗(yàn)中提供依次逐步減小的導(dǎo)葉體出口平均速度環(huán)量，它們的外形及 安裝尺寸相同，因而可在所述試驗(yàn)裝置中方便地進(jìn)行更換，每次試驗(yàn)更換一個(gè)不同方案的 導(dǎo)葉體；所述導(dǎo)葉體出口通過(guò)管道與出水流道進(jìn)口連接，管道長(zhǎng)度為8D(D為模型泵葉輪直 徑，單位為m，下同）；
[0008] 所述平均速度環(huán)量計(jì)安裝在緊靠導(dǎo)葉體出口的管道中，用于測(cè)量導(dǎo)葉體出口水流 的平均速度環(huán)量；
[0009] 所述出水流道為所研究的軸流泵裝置中的出水流道，其可以有不同型式；
[0010] 所述出水流道進(jìn)口測(cè)壓孔設(shè)置在所述管道的管壁上，距出水流道進(jìn)口的距離為 3D ;出水流道出口測(cè)壓孔設(shè)置在出水池側(cè)壁上，距出水流道出口的距離為8D ;
[0011] 所述閘閥為蝶閥，用于調(diào)節(jié)所述模型泵的工況；
[0012] 所述輔助泵為管道泵，用于幫助所述模型泵克服管道阻力；
[0013] 所述流量計(jì)為電磁流量計(jì)，用于測(cè)量所述模型泵的流量；
[0014] (2)在所述模型泵原配導(dǎo)葉體的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)制作一組7個(gè)供試驗(yàn)用的導(dǎo)葉體方 案，它們的幾何特征是導(dǎo)葉片的片數(shù)均與模型泵原配導(dǎo)葉體的葉片數(shù)相同，但各方案導(dǎo)葉 體的葉片出口角度及長(zhǎng)度依次逐步增加，使其出口水流的平均速度環(huán)量依次逐步減小；7 個(gè)方案導(dǎo)葉體的外形及安裝尺寸相同，因而可在所述試驗(yàn)裝置中方便地進(jìn)行更換，每次試 驗(yàn)更換一個(gè)不同方案的導(dǎo)葉體；
[0015] 導(dǎo)葉體方案1的幾何特征是，導(dǎo)葉片的片數(shù)與模型泵原配導(dǎo)葉體的葉片數(shù)相同， 導(dǎo)葉片的進(jìn)口角度與模型泵葉輪葉片出口水流速度的方向一致，導(dǎo)葉片的長(zhǎng)度取為0. 2D， 使其滿足支撐模型泵導(dǎo)軸承支座的要求；由于該方案導(dǎo)葉片的角度從進(jìn)口到出口保持不 變，對(duì)流入導(dǎo)葉體水流的流動(dòng)方向不起調(diào)整作用，故其出口與進(jìn)口的速度環(huán)量相等；
[0016] 導(dǎo)葉體方案2是在導(dǎo)葉體方案1的基礎(chǔ)上，在每個(gè)導(dǎo)葉片的出口各增加1個(gè)長(zhǎng)度 為0. 05D的小葉片，并使該小葉片在導(dǎo)葉體方案1導(dǎo)葉片出口角度的基礎(chǔ)上向?qū)~體軸線 方向偏轉(zhuǎn)10°，導(dǎo)葉體方案2出口水流的周向流速受到該小葉片的調(diào)整而減小，從而相應(yīng) 地使其出口水流的速度環(huán)量在導(dǎo)葉體方案1的基礎(chǔ)上減?。?br> [0017] 導(dǎo)葉體方案3是在導(dǎo)葉體方案2的基礎(chǔ)上，在每個(gè)小葉片的出口各增加1個(gè)長(zhǎng)度 為0. 05D的小葉片，并使該小葉片在導(dǎo)葉體方案2導(dǎo)葉片出口角度的基礎(chǔ)上向?qū)~體軸線 方向偏轉(zhuǎn)10°，導(dǎo)葉體方案3出口水流的周向流速受到該小葉片的調(diào)整而再次減小，從而 相應(yīng)地使其出口水流的速度環(huán)量在導(dǎo)葉體方案2的基礎(chǔ)上減??；
[0018] 導(dǎo)葉體方案4是在導(dǎo)葉體方案3的基礎(chǔ)上，在每個(gè)小葉片的出口各增加1個(gè)長(zhǎng)度 為0. 05D的小葉片，并使該小葉片在導(dǎo)葉體方案3導(dǎo)葉片出口角度的基礎(chǔ)上向?qū)~體軸線 方向偏轉(zhuǎn)10°，導(dǎo)葉體方案4出口水流的周向流速受到該小葉片的調(diào)整而又一次減小，從 而相應(yīng)地使其出口水流的速度環(huán)量在導(dǎo)葉體方案3的基礎(chǔ)上減?。?br> [0019] 導(dǎo)葉體方案5是在導(dǎo)葉體方案4的基礎(chǔ)上，在每個(gè)小葉片的出口各增加1個(gè)長(zhǎng)度 為0. 05D的小葉片，并使該小葉片在導(dǎo)葉體方案4導(dǎo)葉片出口角度的基礎(chǔ)上向?qū)~體軸線 方向偏轉(zhuǎn)9.2°，該方案導(dǎo)葉片出口角度達(dá)到90° (與導(dǎo)葉體軸線平行），導(dǎo)葉體方案5出 口水流的周向流速受到該小葉片的進(jìn)一步調(diào)整而減小，從而相應(yīng)地使其出口水流的速度環(huán) 量在導(dǎo)葉體方案4的基礎(chǔ)上減?。?br> [0020] 導(dǎo)葉體方案6是在導(dǎo)葉體方案5的基礎(chǔ)上，在每個(gè)小葉片的出口各增加1個(gè)長(zhǎng)度 為0. oro的小葉片，并使其出口角度保持為90°，由于該方案導(dǎo)葉片在導(dǎo)葉體方案5的基礎(chǔ) 上沿導(dǎo)葉體軸線方向增加了一定長(zhǎng)度，導(dǎo)葉體方案6出口水流的周向流速繼續(xù)受到新增小 葉片的調(diào)整而減小，從而相應(yīng)地使其出口水流的速度環(huán)量在導(dǎo)葉體方案5的基礎(chǔ)上減??；
[0021] 導(dǎo)葉體方案7是在導(dǎo)葉體方案6的基礎(chǔ)上，在每個(gè)小葉片的出口各增加1個(gè)長(zhǎng)度 為0. 0?的小葉片，并使其出口角度繼續(xù)保持為90°，由于該方案導(dǎo)葉片在導(dǎo)葉體方案6的 基礎(chǔ)上沿導(dǎo)葉體軸線方向又增加了一定長(zhǎng)度，導(dǎo)葉體方案7出口水流的周向流速受到新增 小葉片的持續(xù)調(diào)整而減小，從而相應(yīng)地使其出口水流的速度環(huán)量在導(dǎo)葉體方案6的基礎(chǔ)上 減小。
[0022] (3)所述平均速度環(huán)量計(jì)由環(huán)量計(jì)輪轂、環(huán)量計(jì)軸和沿環(huán)量計(jì)輪轂勻布的4個(gè)直 葉片組成；所述環(huán)量計(jì)軸的軸線與模型泵的軸線一致；所述環(huán)量計(jì)輪轂的直徑與導(dǎo)葉體出 口斷面的輪轂體直徑相同；所述直葉片邊緣至管道內(nèi)壁的距離為2mm，其長(zhǎng)度為管道直徑 的0.6倍，在導(dǎo)葉體出口水流周向流速的作用下，直葉片隨同水流作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，在此過(guò)程 中，旋轉(zhuǎn)較快的水流推動(dòng)直葉片旋轉(zhuǎn)、旋轉(zhuǎn)較慢的水流被直葉片推動(dòng)旋轉(zhuǎn)，直葉片最終達(dá)到 與導(dǎo)葉體出口水流同步旋轉(zhuǎn)，直葉片的旋轉(zhuǎn)速度即為導(dǎo)葉體出口水流的平均旋轉(zhuǎn)速度；在 直葉片的側(cè)面貼有金屬反光片，在管道上與所述反光片對(duì)應(yīng)的位置設(shè)置光電傳感器，其頭 部與所述管道的內(nèi)壁齊平，光電傳感器發(fā)出光束，直葉片在水流作用下每旋轉(zhuǎn)一圈，4個(gè)直 葉片上的反光片對(duì)該光束各反光1次，光電傳感器接收4個(gè)光脈沖信號(hào)，這些信號(hào)傳輸?shù)脚c 光電傳感器連接的計(jì)數(shù)器，計(jì)數(shù)器單位時(shí)間內(nèi)記錄的脈沖總數(shù)除以4即可得到所述環(huán)量計(jì) 直葉片每分鐘旋轉(zhuǎn)的圈數(shù)η;
[0023] (4)進(jìn)行軸流泵裝置導(dǎo)葉體出口平均速度環(huán)量影響出水流道水力性能的模型試 驗(yàn)，每次試驗(yàn)更換一個(gè)不同方案的導(dǎo)葉體；試驗(yàn)中需測(cè)試的物理量包括：所述環(huán)量計(jì)直葉 片每分鐘旋轉(zhuǎn)的圈數(shù)η、出水流道進(jìn)口測(cè)壓孔靜壓H 1、出水流道出口測(cè)壓孔靜壓H2和模型泵 流量Q ;根據(jù)測(cè)試結(jié)果計(jì)算導(dǎo)葉體出口水流的平均速度環(huán)量Γ和相應(yīng)的出水流道水頭損失 Ah，根據(jù)計(jì)算結(jié)果繪出尸和Ah之間的關(guān)系曲線；
[0024] 經(jīng)推導(dǎo)，所述平均速度環(huán)量Γ的計(jì)算式為：
[0025]

【權(quán)利要求】
1.基于試驗(yàn)的軸流泵裝置導(dǎo)葉體水力優(yōu)化方法，其特征在于，包括以下步驟： (1) 設(shè)計(jì)和構(gòu)建軸流泵裝置導(dǎo)葉體出口平均速度環(huán)量影響出水流道水力性能的模型試 驗(yàn)裝置，由模型泵、導(dǎo)葉體、平均速度環(huán)量計(jì)、出水流道、出水池、閘閥、輔助泵、流量計(jì)通過(guò) 管道依次連接構(gòu)成，連接出水流道進(jìn)口的管道壁上設(shè)有出水流道進(jìn)口測(cè)壓孔，出水流道進(jìn) 口測(cè)壓孔上安裝連接出水流道進(jìn)口測(cè)壓管，連接出水流道出口的出水池側(cè)壁上設(shè)有出水流 道出口測(cè)壓孔，出水流道出口測(cè)壓孔上安裝連接出水流道出口測(cè)壓管；在該裝置中，水流從 模型泵的葉輪流出，依次流經(jīng)導(dǎo)葉體、平均速度環(huán)量計(jì)、出水流道進(jìn)口測(cè)壓管斷面、出水流 道、出水池、出水流道出口測(cè)壓管斷面、閘閥、輔助泵、流量計(jì)，最后再回到所述模型泵進(jìn)口， 構(gòu)成一個(gè)循環(huán)系統(tǒng)； 所述模型泵與所研究的大型軸流泵裝置中的原型泵相似，用于在試驗(yàn)裝置中提供與原 型軸流泵裝置相似的水流，模型泵葉輪直徑為D，單位為m; 所述導(dǎo)葉體為在所述模型泵原配導(dǎo)葉體基礎(chǔ)上經(jīng)過(guò)專門設(shè)計(jì)的一組7個(gè)方案供試驗(yàn) 用的導(dǎo)葉體，用于在試驗(yàn)中提供依次逐步減小的導(dǎo)葉體出口平均速度環(huán)量； 所述平均速度環(huán)量計(jì)安裝在緊靠所述導(dǎo)葉體出口的管道中，用于測(cè)量導(dǎo)葉體出口水流 的平均速度環(huán)量； 所述出水流道為所研究的大型軸流泵裝置中的出水流道，其可以有不同型式； 所述導(dǎo)葉體出口通過(guò)管道與出水流道進(jìn)口連接，管道長(zhǎng)度為8D;所述出水流道進(jìn)口測(cè) 壓管設(shè)置在所述管道的管壁上，距出水流道進(jìn)口的距離為3D;出水流道出口測(cè)壓管設(shè)置在 所述出水池的側(cè)壁上，距出水流道出口的距離為8D; 所述閘閥為蝶閥，用于調(diào)節(jié)所述模型泵的工況； 所述輔助泵為管道泵，用于幫助所述模型泵克服管道阻力； 所述流量計(jì)為電磁流量計(jì)，用于測(cè)量所述模型泵的流量； (2) 進(jìn)行軸流泵裝置導(dǎo)葉體出口平均速度環(huán)量影響出水流道水力性能的模型試驗(yàn)，每 次試驗(yàn)更換一個(gè)不同方案的導(dǎo)葉體；試驗(yàn)中需測(cè)試的物理量包括：所述環(huán)量計(jì)直葉片每分 鐘旋轉(zhuǎn)的圈數(shù)η、出水流道進(jìn)口測(cè)壓管斷面靜壓氏、出水流道出口測(cè)壓管斷面靜壓H2和模型 泵流量Q;根據(jù)測(cè)試結(jié)果計(jì)算導(dǎo)葉體出口水流的平均速度環(huán)量Γ和相應(yīng)的出水流道水頭損 失Λh，根據(jù)計(jì)算結(jié)果繪出Γ和Ah之間的關(guān)系曲線； 經(jīng)推導(dǎo)，所述平均速度環(huán)量Γ的計(jì)算式為：
式中，η為直葉片每分鐘旋轉(zhuǎn)的圈數(shù)，r/min成和R2分別為導(dǎo)葉體出口斷面葉片和輪 轂體的半徑，m; 所述出水流道水頭損失Ah根據(jù)其進(jìn)口測(cè)壓管斷面和出口測(cè)壓管斷面的靜、動(dòng)壓差進(jìn) 行計(jì)算，其計(jì)算式為：
式中，1和4分別為出水流道進(jìn)口測(cè)壓管斷面的平均軸向流速和平均切向流速，m/s; S為出水流道出口測(cè)壓管斷面的平均流速，m/s 和H2分別為出水流道進(jìn)口測(cè)壓管斷面 和出口測(cè)壓管斷面的測(cè)壓管水頭，mH20 ;Ahz為出水流道進(jìn)口測(cè)壓管斷面至出水流道進(jìn)口 斷面之間短直管的水頭損失，mH20 ; 所述出水流道進(jìn)口測(cè)壓管斷面平均軸向流速71￡1的計(jì)算式為：
式中，Q為模型泵流量，m3/s夂為出水流道進(jìn)口測(cè)壓管斷面的面積，m2 ; 所述出水流道進(jìn)口測(cè)壓管斷面平均切向流速^的計(jì)算式為：
所述出水流道出口測(cè)壓管斷面平均流速h的計(jì)算式為：
式中，A2為出水流道出口測(cè)壓管斷面的面積，m2 ; 所述出水流道進(jìn)口測(cè)壓管斷面至出水流道進(jìn)口斷面之間短直管的水頭損失的計(jì) 算式為：
式中，g為重力加速度，m/s2 ; 在所述的模型試驗(yàn)裝置中依次更換導(dǎo)葉體方案1?導(dǎo)葉體方案7,逐次測(cè)試并計(jì)算各 方案的Γ和相應(yīng)的Ah; 根據(jù)測(cè)試及計(jì)算結(jié)果，繪制所述導(dǎo)葉體出口平均速度環(huán)量Γ和所述出水流道水頭損 失Λh之間關(guān)系的F?ΔΑ曲線，以尸為橫坐標(biāo)、Λh為縱坐標(biāo)，從該曲線上找到所研究軸流 泵裝置中使出水流道水頭損失最小的導(dǎo)葉體出口水流平均速度環(huán)量，即最優(yōu)平均速度環(huán)量 (3)根據(jù)上述戶。^找到與其所對(duì)應(yīng)的導(dǎo)葉體方案，該方案的導(dǎo)葉片出口角度β及葉片 長(zhǎng)度1即為所述軸流泵裝置導(dǎo)葉體最優(yōu)方案的β及1 ;若^pt在某兩個(gè)導(dǎo)葉體方案的平均 速度環(huán)量之間，則采用線性插值的方法，確定最優(yōu)方案的β及1。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于試驗(yàn)的軸流泵裝置導(dǎo)葉體水力優(yōu)化方法，其特征是，所 述一組7個(gè)供試驗(yàn)用的導(dǎo)葉體方案是在所述模型泵原配導(dǎo)葉體的基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)制作，導(dǎo)葉片 的片數(shù)均與模型泵原配導(dǎo)葉體的葉片數(shù)相同，但各方案導(dǎo)葉體的葉片長(zhǎng)度及出口角度依次 逐步增加，使其出口水流的平均速度環(huán)量依次逐步減??；7個(gè)方案導(dǎo)葉體的外形及安裝尺 寸相同，可在所述試驗(yàn)裝置中方便地進(jìn)行更換，每次試驗(yàn)更換一個(gè)不同方案的導(dǎo)葉體； 導(dǎo)葉體方案1的幾何特征是，導(dǎo)葉片的片數(shù)與模型泵原配導(dǎo)葉體的葉片數(shù)相同，導(dǎo)葉 片的進(jìn)口角度與模型泵葉輪葉片出口水流速度的方向一致，導(dǎo)葉片的長(zhǎng)度取為〇. 2D，使其 滿足支撐模型泵導(dǎo)軸承支座的要求；由于該方案導(dǎo)葉片的角度從進(jìn)口到出口保持不變，對(duì) 流入導(dǎo)葉體水流的流動(dòng)方向不起調(diào)整作用，故其出口與進(jìn)口的速度環(huán)量相等； 導(dǎo)葉體方案2是在導(dǎo)葉體方案1的基礎(chǔ)上，在每個(gè)導(dǎo)葉片的出口各增加1個(gè)長(zhǎng)度為 0.0?的小葉片，并使該小葉片在導(dǎo)葉體方案1導(dǎo)葉片出口角度的基礎(chǔ)上向?qū)~體軸線方 向偏轉(zhuǎn)10°，導(dǎo)葉體方案2出口水流的周向流速受到該小葉片的調(diào)整而減小，從而相應(yīng)地 使其出口水流的速度環(huán)量在導(dǎo)葉體方案1的基礎(chǔ)上減??； 導(dǎo)葉體方案3是在導(dǎo)葉體方案2的基礎(chǔ)上，在每個(gè)小葉片的出口各增加1個(gè)長(zhǎng)度為 0. 0?的小葉片，并使該小葉片在導(dǎo)葉體方案2導(dǎo)葉片出口角度的基礎(chǔ)上向?qū)~體軸線方 向偏轉(zhuǎn)10°，導(dǎo)葉體方案3出口水流的周向流速受到該小葉片的調(diào)整而再次減小，從而相 應(yīng)地使其出口水流的速度環(huán)量在導(dǎo)葉體方案2的基礎(chǔ)上減??； 導(dǎo)葉體方案4是在導(dǎo)葉體方案3的基礎(chǔ)上，在每個(gè)小葉片的出口各增加1個(gè)長(zhǎng)度為 0. 0?的小葉片，并使該小葉片在導(dǎo)葉體方案3導(dǎo)葉片出口角度的基礎(chǔ)上向?qū)~體軸線方 向偏轉(zhuǎn)10°，導(dǎo)葉體方案4出口水流的周向流速受到該小葉片的調(diào)整而又一次減小，從而 相應(yīng)地使其出口水流的速度環(huán)量在導(dǎo)葉體方案3的基礎(chǔ)上減??； 導(dǎo)葉體方案5是在導(dǎo)葉體方案4的基礎(chǔ)上，在每個(gè)小葉片的出口各增加1個(gè)長(zhǎng)度為 0. 0?的小葉片，并使該小葉片在導(dǎo)葉體方案4導(dǎo)葉片出口角度的基礎(chǔ)上向?qū)~體軸線方 向偏轉(zhuǎn)9.2°，導(dǎo)葉片出口角度達(dá)到90°，導(dǎo)葉體方案5出口水流的周向流速受到該小葉 片的進(jìn)一步調(diào)整而減小，從而相應(yīng)地使其出口水流的速度環(huán)量在導(dǎo)葉體方案4的基礎(chǔ)上減 ?。? 導(dǎo)葉體方案6是在導(dǎo)葉體方案5的基礎(chǔ)上，在每個(gè)小葉片的出口各增加1個(gè)長(zhǎng)度為 0. 0?的小葉片，并使其出口角度保持為90°，由于該方案導(dǎo)葉片在導(dǎo)葉體方案5的基礎(chǔ)上 沿導(dǎo)葉體軸線方向增加了一定長(zhǎng)度，導(dǎo)葉體方案6出口水流的周向流速繼續(xù)受到新增小葉 片的調(diào)整而減小，從而相應(yīng)地使其出口水流的速度環(huán)量在導(dǎo)葉體方案5的基礎(chǔ)上減?。?導(dǎo)葉體方案7是在導(dǎo)葉體方案6的基礎(chǔ)上，在每個(gè)小葉片的出口各增加1個(gè)長(zhǎng)度為 0. 0?的小葉片，并使其出口角度繼續(xù)保持為90°，由于該方案導(dǎo)葉片在導(dǎo)葉體方案6的基 礎(chǔ)上沿導(dǎo)葉體軸線方向又增加了一定長(zhǎng)度，導(dǎo)葉體方案7出口水流的周向流速受到新增小 葉片的持續(xù)調(diào)整而減小，從而相應(yīng)地使其出口水流的速度環(huán)量在導(dǎo)葉體方案6的基礎(chǔ)上減 小。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于試驗(yàn)的軸流泵裝置導(dǎo)葉體水力優(yōu)化方法，其特征是，所 述平均速度環(huán)量計(jì)由環(huán)量計(jì)輪轂、環(huán)量計(jì)軸和沿環(huán)量計(jì)輪轂勻布的4個(gè)直葉片組成；所述 環(huán)量計(jì)軸的軸線與模型泵的軸線一致；所述環(huán)量計(jì)輪轂的直徑與導(dǎo)葉體出口斷面的輪轂體 直徑相同；所述直葉片邊緣至管道內(nèi)壁的距離為2mm，直葉片的長(zhǎng)度為管道直徑的0. 6倍， 在導(dǎo)葉體出口水流周向流速的作用下，直葉片隨同水流作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，在此過(guò)程中，旋轉(zhuǎn)較快 的水流推動(dòng)直葉片旋轉(zhuǎn)、旋轉(zhuǎn)較慢的水流被直葉片推動(dòng)旋轉(zhuǎn)，直葉片最終達(dá)到與導(dǎo)葉體出 口水流同步旋轉(zhuǎn)，直葉片的旋轉(zhuǎn)速度即為導(dǎo)葉體出口水流的平均旋轉(zhuǎn)速度；在直葉片的側(cè) 面貼有金屬反光片，在管道上與所述反光片對(duì)應(yīng)的位置設(shè)置光電傳感器，其頭部與所述管 道的內(nèi)壁齊平，光電傳感器發(fā)出光束，直葉片在水流作用下每旋轉(zhuǎn)一圈，4個(gè)直葉片上的反 光片對(duì)該光束各反光1次，光電傳感器接收4個(gè)光脈沖信號(hào)，這些信號(hào)傳輸?shù)脚c光電傳感器 連接的計(jì)數(shù)器，計(jì)數(shù)器單位時(shí)間內(nèi)記錄的脈沖總數(shù)除以4即可得到所述環(huán)量計(jì)直葉片每分 鐘旋轉(zhuǎn)的圈數(shù)η。
【文檔編號(hào)】F04D15/00GK104454564SQ201410628994
【公開(kāi)日】2015年3月25日 申請(qǐng)日期:2014年11月10日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月10日
【發(fā)明者】陸林廣, 徐磊, 陸偉剛, 王海, 李亞楠 申請(qǐng)人:揚(yáng)州大學(xué)