一種前后蓋板非等厚葉片混流泵的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明專利涉及一種前后蓋板非等厚葉片混流栗，屬于流體機械領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 混流栗作為一種通用流體機械在國民經(jīng)濟的各個領(lǐng)域中扮演著重要的角色，尤其 廣泛應(yīng)用于核主栗領(lǐng)域，但同時也消耗了大量的電力，因此提高混流栗的效率對新型節(jié)約 型社會建設(shè)具有重要意義。葉輪是影響混流栗效率的最主要過流部件，混流式葉輪在結(jié)構(gòu) 和性能上介于離心式葉輪和軸流式葉輪之間，它在很大程度上決定了混流栗的性能和結(jié) 構(gòu)，混流栗葉片呈明顯空間扭曲形狀，設(shè)計較為復(fù)雜幾何參數(shù)多而繁瑣，控制難度大，因此 尚效混流栗葉輪的設(shè)計是提尚整栗效率的關(guān)鍵。
[0003] 由混流栗內(nèi)部流動規(guī)律可知：流體繞流混流式葉片的流動極為復(fù)雜，近葉片前蓋 板和后蓋板區(qū)的流速與葉片載荷相差明顯，并且渦量分布也呈現(xiàn)顯著的差異，形成了非均 勻流動。該流動結(jié)構(gòu)不利于葉片對流體的做功及能量轉(zhuǎn)換，造成較大的水力損失，從而影響 了混流栗的效率。傳統(tǒng)設(shè)計的混流式葉輪，其葉片厚度從前蓋板往后蓋板方向是等厚的，沒 有考慮到其厚度變化對流體流動的影響，因此不同的葉型對混流栗效率和葉片做功能力的 影響不可忽視。設(shè)計合理的葉片厚度可以顯著地提高混流式葉輪的水力效率，進而提高整 栗的效率。
[0004] 目前針對如何提高混流栗葉輪效率，絕大部分研究都集中在探索不同葉輪的幾何 參數(shù)對栗性能的影響，雖然也有對葉片厚度的相關(guān)研究，但是未能重視葉片前后蓋板厚度 變化規(guī)律對性能的影響，從葉片的前蓋板到后蓋板的截面呈現(xiàn)不同的葉型變化規(guī)律，不同 的葉片形狀直接影響到葉輪的性能和葉片載荷分布情況。本發(fā)明專利通過控制葉片從前蓋 板到后蓋板的厚度變化規(guī)律，調(diào)節(jié)葉片的做功能力，均勻葉片周圍的流場結(jié)構(gòu)，從而減小葉 輪的總體水力損失，達到提升混流栗性能的目的。因此，混流式葉片自前蓋板到后蓋板的厚 度變化規(guī)律，對提高混流栗的性能具有重要的實際意義和社會價值。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 為了進一步提尚混流栗的性能、運彳丁穩(wěn)定性以及能量的尚效利用，本發(fā)明專利從 葉片做功能力的基礎(chǔ)性研究角度出發(fā)，提出一種前后蓋板非等厚葉片混流式葉輪，該葉輪 的葉片形狀結(jié)構(gòu)合理、簡單、易實施，有效改善了葉片表面的渦分布情況，使葉片的做功能 力較為均勻。
[0006] 本發(fā)明專利提出一種前后蓋板非等厚葉片混流栗，包括葉片，其特征在于：葉片進 口邊到葉片出口邊的厚度是非等厚分布的；從葉片前蓋板到葉片后蓋板的葉片厚度變化規(guī) 律遵循y=b_ax的函數(shù)表達式，系數(shù)a的取值為：
；葉片厚度的變化在
$之間，其中 1|為葉片在后蓋板處的厚度，$為葉片在前蓋板處的厚度；^和％的取值滿足葉片強度 要求即可，為常規(guī)技術(shù)手段；|為不同位置葉片的寬度，其取值范圍由不同的葉片尺寸確 定；
5為葉片在后蓋板處的厚度；其中因變量y為葉片厚度，自變量χ為葉片不 同位置距葉片后蓋板的距離。
[0007] 本發(fā)明專利的優(yōu)點是：從葉片做功能力和流動控制角度出發(fā)，通過改變?nèi)~片從前 蓋板到后蓋板的厚度，調(diào)整葉片周圍的流場結(jié)構(gòu)，均勻葉片對流體的做功能力，降低了流體 流動過程中的能量損失，改善了混流栗葉輪的性能，同時本發(fā)明還具有結(jié)構(gòu)合理、加工實施 簡易方便等優(yōu)點。
【附圖說明】
[0008] 下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進一步說明。
[0009] 圖1為本發(fā)明專利提出的混流式葉輪的軸截面投影示意圖。
[0010] 圖2為本發(fā)明專利提出的混流式葉輪葉片截面的軸截面投影示意圖。
[0011] 圖3為本發(fā)明專利提出的混流式葉輪，葉片自前蓋板至后蓋板的投影示意圖。
[0012] 圖4為本發(fā)明專利提出的混流式葉輪葉片截面及笛卡爾坐標(biāo)系示意圖。
[0013] 圖5為本發(fā)明專利提出的混流式葉輪與普通等厚混流式葉輪的水力效率比較圖。
【具體實施方式】
[0014] 本專利以比轉(zhuǎn)速ns=390的混流栗為例。
[0015] 圖1給出了本發(fā)明專利提出的一種前后蓋板非等厚葉片混流式葉輪的軸截面投 影示意圖。圖中1為葉片出口邊，2為葉片進口邊，3為葉片的前蓋板，4為葉片的后蓋板，5 為葉片工作面，6為葉片的背面；由圖可知：該混流式葉輪葉片從前蓋板至后蓋板是非等厚 的，并且呈現(xiàn)一定的變化規(guī)律；該混流式葉輪葉片后蓋板處厚度備為3mm，葉片前蓋板處厚 度_為1. lmm，l的取值范圍為：84mm-134mm，即最窄的葉片寬度為84mm，最寬的葉片寬度為 134mm〇
[0016] 圖2給出了本發(fā)明專利提出的一種前后蓋板非等厚葉片混流式葉輪葉片截面的 軸截面投影示意圖，由圖可知：從葉片進口至出口，象征性地截取5個截面A、B、C、D、E，進 行葉片厚度規(guī)律的分析。
[0017] 圖3給出了本發(fā)明專利提出的一種前后蓋板非等厚葉片混流式葉輪葉片，自前蓋 板至后蓋板的投影示意圖，圖中展示了 5個截面的相對位置。
[0018] 圖4給出了本發(fā)明專利提出的一種前后蓋板非等厚葉片混流式葉輪葉片截面的 笛卡爾坐標(biāo)系示意圖，由圖可知：葉片的不同截面，自葉片前蓋板至后蓋板厚度變化，遵 循不同的線性函數(shù)y=b_ax變化關(guān)系，其中a為
b為& ;本例中，分別取值：92. 6mm、 100. 8mm>109mm>117. 6mm>125. 8mm〇
[0019] 圖5為本發(fā)明專利提出的混流式葉輪與普通等厚混流式葉輪的水力效率比較圖， 由圖可知：通過CFD計算分析可得，前后蓋板非等厚葉片混流式葉輪的水力效率除了在較 小流量(《〇.9Qd)的情況下，其水力效率明顯高于等厚葉片的方案。
【主權(quán)項】
1. 一種前后蓋板非等厚葉片混流栗，包括葉片，其特征在于：葉片進口邊到葉片出口 邊的葉片厚度是非等厚分布的，并且呈現(xiàn)一定的線性規(guī)律變化。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種前后蓋板非等厚葉片混流栗，其特征在于所述呈現(xiàn)一定 的線性規(guī)律變化指：從葉片前蓋板到葉片后蓋板的葉片厚度變化規(guī)律遵循y=b_ax的函數(shù) 表達式，系數(shù)a的取值為_;葉片厚度的變化在&~&之間，其中_為葉片在后蓋板處 的厚度，?為葉片在前蓋板處的厚度；I為不同位置葉片的寬度，其取值范圍由不同的葉片 尺寸確定；b= &，其中&為葉片在后蓋板處的厚度；其中因變量y為葉片厚度，自變量X為 葉片不同位置距葉片后蓋板的距離。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種前后蓋板非等厚葉片混流泵，屬于流體機械領(lǐng)域。其特征在于：葉片進口邊到葉片出口邊的葉片厚度是非等厚分布的，并且呈現(xiàn)一定的線性規(guī)律變化。該混流式葉片通過對前后蓋板厚度的調(diào)整，改善葉輪流道內(nèi)流體流動結(jié)構(gòu)和葉輪的做功能力，使葉片載荷分布均勻，減弱葉片周圍的渦強度，提升能量轉(zhuǎn)換效率，降低混流泵的水力損失，達到提高混流泵葉輪性能的目的。
【IPC分類】F04D29/18
【公開號】CN105257588
【申請?zhí)枴緾N201510741555
【發(fā)明人】高波, 李玉婷, 倪丹, 張永超
【申請人】江蘇大學(xué)
【公開日】2016年1月20日
【申請日】2015年11月5日