一種具有橢圓形葉片出口形狀的離心泵葉輪的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種離心泵葉輪，屬于流體機(jī)械領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]離心泵作為一種通用機(jī)械在國(guó)民經(jīng)濟(jì)的各個(gè)領(lǐng)域中扮演著重要的角色，同時(shí)也消耗了大量的電力，因此提高離心泵的效率對(duì)新型節(jié)約型社會(huì)的建設(shè)具有重要意義；葉輪作為離心泵系統(tǒng)中的關(guān)鍵核心設(shè)備，其性能對(duì)離心泵的效率有極為顯著的影響，離心泵葉輪葉片形狀較為復(fù)雜，幾何參數(shù)多，控制難度大，同時(shí)各個(gè)幾何參數(shù)的匹配特性對(duì)離心泵葉輪的性能影響顯著，因此高效離心泵葉輪的設(shè)計(jì)是提高整泵效率的關(guān)鍵點(diǎn)。
[0003]由離心泵內(nèi)部流動(dòng)規(guī)律可知:葉輪出口流動(dòng)極為復(fù)雜，葉片工作面和背面的相對(duì)流速差異明顯，形成顯著的尾跡結(jié)構(gòu)，該流動(dòng)結(jié)構(gòu)容易造成較大的水力損失，從而影響離心泵葉輪的效率；同時(shí)由傳統(tǒng)方法設(shè)計(jì)的離心泵葉輪葉片出口沿圓周方向的厚度較大，受葉片工作面和背面較大速度梯度的影響，流體將在該區(qū)域產(chǎn)生摻混作用，該種不良的湍流混合過(guò)程也是造成葉輪水力損失的重要原因，因此離心泵葉輪的出口形狀對(duì)其效率的影響不容忽視，設(shè)計(jì)合理的葉片出口形狀可以顯著地提高離心泵葉輪的水力效率，進(jìn)而提高整泵的效率。
[0004]目前針對(duì)如何提高離心泵葉輪效率，絕大部分研宄都集中在探索葉輪不同的參數(shù)匹配特性對(duì)泵性能的影響，未能重視葉輪出口不良流動(dòng)的影響；本發(fā)明通過(guò)控制葉片出口幾何形狀，均勻重構(gòu)葉片出口的流動(dòng)結(jié)構(gòu)，從而控制葉片出口的流動(dòng)損失，進(jìn)而降低葉輪的水力損失，達(dá)到提高泵能量性能的目的，因此離心泵葉輪出口形狀的控制對(duì)提高離心泵的性能具有實(shí)際意義。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]為了進(jìn)一步提高離心泵的性能，本發(fā)明從控制離心泵葉輪出口不良的摻混流動(dòng)結(jié)構(gòu)出發(fā)，提出一種具有橢圓形葉片出口形狀的離心泵葉輪，該葉輪出口結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、合理、實(shí)施容易，有效減小了葉輪出口的不良湍流摻混過(guò)程，均勻重構(gòu)了葉輪出口復(fù)雜的流場(chǎng)分布特性，提高了葉輪效率，進(jìn)一步改善了離心泵的性能。
[0006]本發(fā)明提出一種具有橢圓形葉片出口形狀的離心泵葉輪，其特征在于:葉片工作面和葉片背面在葉片出口邊的圓周方向相交，并成橢圓形葉片出口邊。
[0007]所述的橢圓形葉片出口邊為兩邊，分別與葉片工作面和葉片背面相連并相切；該橢圓形葉片出口邊形狀光滑，具有相同的橢圓幾何形狀。
[0008]所述的橢圓形出口邊的終點(diǎn)和葉輪出口邊齊平。
[0009]該橢圓形葉片出口邊的切線夾角Θ對(duì)離心泵的性能影響極為顯著，其變化范圍為 20-60。 ο
[0010]本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是:從控制葉輪出口不良的流動(dòng)結(jié)構(gòu)出發(fā)，通過(guò)改變?nèi)~輪出口的幾何形狀，調(diào)整葉輪出口的流場(chǎng)結(jié)構(gòu)，均勻重構(gòu)了葉輪出口復(fù)雜湍流結(jié)構(gòu)，降低了葉輪出口的不良摻混流動(dòng)過(guò)程造成的能量損失，進(jìn)一步改善離心泵葉輪的性能。同時(shí)本發(fā)明還具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、合理、加工實(shí)施方便等優(yōu)點(diǎn)。
【附圖說(shuō)明】
[0011]圖1為本發(fā)明提出的一種具有橢圓形葉片出口形狀的離心泵葉輪的軸截面示意圖。
[0012]圖2為具有傳統(tǒng)葉片出口形狀的離心泵葉輪的軸截面示意圖。
[0013]圖3為兩種具有不同葉片出口形狀離心泵的性能對(duì)比圖。
[0014]圖中(1)、(2)分別為橢圓形葉片出口邊；(3)、(4)分別為葉片工作面和背面；(5)為橢圓形葉片出口邊的終點(diǎn)；(6)為葉輪出口邊。
【具體實(shí)施方式】
[0015]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明。
[0016]圖1給出了本發(fā)明提出的一種具有橢圓形葉片出口形狀的離心泵葉輪的軸截面示意圖，由圖可知:該橢圓形葉片出口邊分別與葉片工作面和葉片背面相連；該橢圓形葉片出口邊形狀光滑，具有相同的橢圓幾何形狀，并且與葉片工作面和葉片背面相切；該橢圓形出口邊的終點(diǎn)和葉輪出口邊齊平；該橢圓形葉片出口邊的切線夾角Θ為30°。
[0017]圖2給出了具有傳統(tǒng)葉片出口形狀的離心泵葉輪:葉片工作面3和葉片背面4在葉片出口邊6的圓周方向分開(kāi)，葉片出口在圓周方向具有較大的厚度。
[0018]由圖3可知:本例中采用CFD手段對(duì)具有不同葉片出口形狀的離心泵進(jìn)行性能進(jìn)行預(yù)測(cè)，在相同葉輪和蝸殼條件下，可以看出在不同的工況下，具有橢圓形葉片出口形狀的離心泵效率皆高于具有傳統(tǒng)葉片出口形狀的離心泵；在離心泵設(shè)計(jì)點(diǎn)處，采用橢圓形葉片出口形狀后，泵效率提高了 2.5個(gè)百分點(diǎn)。因此本發(fā)明改善了葉輪出口流動(dòng)結(jié)構(gòu)，從而達(dá)到減小葉輪出口流動(dòng)損失的目的，進(jìn)而提尚栗的性能。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種具有橢圓形葉片出口形狀的離心泵葉輪，其特征在于:葉片工作面和葉片背面在葉片出口邊的圓周方向相交，并成橢圓形葉片出口邊。
2.如權(quán)利要求1所述的一種具有橢圓形葉片出口形狀的離心泵葉輪，其特征在于:所述的橢圓形葉片出口邊為兩邊，分別與葉片工作面和葉片背面相連并相切；該橢圓形葉片出口邊形狀光滑，具有相同的橢圓幾何形狀。
3.如權(quán)利要求1所述的一種具有橢圓形葉片出口形狀的離心泵葉輪，其特征在于:所述的橢圓形出口邊的終點(diǎn)和葉輪出口邊齊平。
4.如權(quán)利要求1所述的一種具有橢圓形葉片出口形狀的離心泵葉輪，其特征在于:橢圓形葉片出口邊的切線夾角Θ對(duì)離心泵的性能影響極為顯著，其變化范圍為20-60°。
5.如權(quán)利要求1所述的一種具有橢圓形葉片出口形狀的離心泵葉輪，其特征在于:橢圓形葉片出口邊的切線夾角Θ對(duì)離心泵的性能影響極為顯著，其變化范圍為30°。
【專利摘要】一種具有橢圓形葉片出口形狀的離心泵葉輪。該橢圓形葉片出口邊（1）、（2）分別與葉片工作面（3）和葉片背面（4）相連并且光滑相切。該橢圓形葉片出口通過(guò)調(diào)整葉片出口形狀，改善葉片出口尾跡流動(dòng)結(jié)構(gòu)，降低葉片出口工作面與背面的速度梯度，減小葉片出口不良的摻混流動(dòng)結(jié)構(gòu)，以實(shí)現(xiàn)葉輪出口流場(chǎng)均勻重構(gòu)，降低離心泵葉輪的水力損失，達(dá)到提升離心泵性能的目的。該橢圓形葉片出口邊（1）、（2）形狀光滑，具有相同的橢圓幾何形狀，與葉片工作面（3）和葉片背面（4）相連并且光滑相切；該橢圓形出口邊（1）、（2）的終點(diǎn)（5）和葉輪出口邊（6）齊平；該橢圓形葉片出口的切線夾角θ對(duì)離心泵的性能影響極為顯著，其變化范圍為20-60°。
【IPC分類】F04D29-24
【公開(kāi)號(hào)】CN104776052
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510138617
【發(fā)明人】張寧, 楊敏官, 高波, 王震
【申請(qǐng)人】江蘇大學(xué)
【公開(kāi)日】2015年7月15日
【申請(qǐng)日】2015年3月27日