本發(fā)明涉及一種離心泵，尤其是涉及一種離心泵葉輪結(jié)構(gòu)的制作方法。

背景技術(shù)：

1、隨著城市化進程的加速與工業(yè)生產(chǎn)的蓬勃發(fā)展，污水處理需求日益增長，這對污水泵的性能提出了更高要求。

2、如圖1和圖2所示，傳統(tǒng)的離心泵結(jié)構(gòu)設(shè)計往往側(cè)重于流體動力學的一般原理，但在處理含有大顆粒物質(zhì)的污水時面臨挑戰(zhàn)。具體而言，標準葉輪結(jié)構(gòu)因葉片數(shù)量較多且出口寬度受限，不僅容易導(dǎo)致堵塞問題，影響大顆粒物質(zhì)的順暢通過，還限制了泵的整體效率。

3、鑒于此現(xiàn)狀，亟需一種新的葉輪結(jié)構(gòu)及其制作方法來解決所提出的問題。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、基于此，本發(fā)明的目的在于提供一種離心泵葉輪結(jié)構(gòu)的制作方法，有效處理含有大顆粒物質(zhì)的污水，同時顯著提升了泵的運轉(zhuǎn)效率及穩(wěn)定性。

2、為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是：一種離心泵葉輪結(jié)構(gòu)的制作方法，所述離心泵葉輪結(jié)構(gòu)包括后蓋板及設(shè)置在后蓋板上的至多兩葉片，葉片呈螺旋狀設(shè)置在后蓋板上，葉片一端置于后蓋板區(qū)域的中間，葉片另一端延伸至后蓋板的邊緣處；

3、其中，所述離心泵葉輪結(jié)構(gòu)的制作方法包括如下步驟，

4、s1、根據(jù)離心泵葉輪結(jié)構(gòu)的設(shè)計流量 q、揚程 h、轉(zhuǎn)速 n確定離心泵葉輪結(jié)構(gòu)的比轉(zhuǎn)速 ns：

5、（1）；

6、s2、基于離心泵的比轉(zhuǎn)速 ns，預(yù)設(shè)離心泵的泵效率η、容積效率 ηv與機械效率 ηm，獲取離心泵的理論揚程：

7、（2）

8、s3、獲取葉輪出口直徑 d2及離心泵在有限葉片數(shù)量條件下的理論比轉(zhuǎn)速 nsth：

9、（3），

10、（4），

11、其中，g為重力加速度， ku2為葉輪出口圓周速度系數(shù)， ku2=-0.711 ln( nsth)+4.3643；

12、s4、基于葉輪葉片出口處的滑移系數(shù)s及載荷系數(shù) k獲取葉輪葉片出口相對速度 w2及葉輪葉片進口相對速度 w1：

13、（5），

14、（6），

15、 w1= w2/ k（7），

16、（8），

17、（9），

18、其中，β2為葉片出口安放角， u2為葉片出口處的圓周速度，z為葉輪葉片數(shù)量，為葉輪出口軸面速度，為葉片出口處的圓周厚度， b2為葉片出口寬度；

19、s5、獲取葉片進口軸面速度、吸水室進口速度、葉片進口安放角β1及吸入室進口直徑 d0：

20、（10），

21、（11），

22、（12），

23、（13），

24、其中， d1為葉輪進口直徑，為葉片進口處的圓周厚度，b1為葉片入口寬度，k為吸入口流速比；

25、s6、給定葉輪進口直徑 d1一個初始值 d11及葉片入口寬度b1一個初始值b11，代入至公式（3）~（12）中后獲取葉片進口軸面速度的初始值及葉片進口安放角β1的初始值β12：

26、，

27、；

28、s7、基于迭代公式、β1(p+1)=β1p、d1（p+1）=d1p、b1（p+1）=b1p將初始值、、 d11、b11代入至公式（3）~（12）中獲取更新迭代后的葉片進口軸面速度、葉片進口安放角β1(p+1)及葉片進口直徑d1（p+1）：

29、（14），

30、（15），

31、（16），

32、其中，p=1、2、3、4……；

33、s8、基于迭代公式b1（p+1）=b1p及公式（15）獲取葉片入口寬度b1（p+1）：

34、

35、當b1（p+1）-b1p差值在預(yù)設(shè)閾值范圍內(nèi)時，停止迭代，獲取得到：

36、吸入室進口直徑 d0的最終取值滿足：

37、，；

38、葉片進口安放角β1的最終取值為β1=β1(p+1)，

39、；

40、葉片入口寬度b1的最終取值為b1=b1（p+1），

41、；

42、葉輪進口直徑 d1的最終取值為d1=d1（p+1），

43、。

44、進一步地，還包括如下步驟，

45、s9、建立直角坐標系，獲取葉片工作面的輪廓：

46、r=d1 ·eλ/2，x=r·cos(t·360)，y=r·sin(t·360)；

47、其中，葉片工作面為葉片弧形凸起一側(cè)所對應(yīng)的側(cè)面，e=2.71828，λ=2πt×(m1 ·(360t/θ)m+tanβ1)?，，

48、，，θ為葉片包角， θ=150°～300°；在直角坐標系中，r、x、y分別指代為極半徑、x軸的坐標值、y軸的坐標值。

49、進一步地，還包括如下步驟，

50、s10、獲取葉片背面的輪廓；其中，所述獲取葉片背面的輪廓的方法為：

51、獲取葉片的最大厚度值；

52、葉片沿葉片工作面輪廓加厚規(guī)律滿足：

53、，

54、

55、其中， li指代葉片工作面輪廓上的第 i個節(jié)點到葉片進口位置的弧線長度； l指葉片工作面輪廓整個弧線長度； ti指代葉片工作面輪廓上的第 i個點垂直加厚厚度。

56、進一步地，所述獲取葉片背面的輪廓的方法，還包括：

57、葉片加厚時，可將工作面輪廓等分成 n1個節(jié)點， n1=10～20，量取每個節(jié)點到葉片進口處的弧線長度 li，以等分節(jié)點為圓心，以其對應(yīng)的 ti值為半徑描畫圓形，勾勒出背面輪廓線，該輪廓線與所有描畫的圓形保持相切狀態(tài)。

58、進一步地，所述步驟s3中獲取離心泵在有限葉片數(shù)量條件下的理論比轉(zhuǎn)速 nsth的方法為：

59、用離心泵的理論揚程 hth代替離心泵的揚程 h，代入至公式（1）中，得到離心泵在有限葉片數(shù)量條件下的理論比轉(zhuǎn)速 nsth：

60、（4）。

61、進一步地，所述 b2的取值需滿足 b2=(1～1.1) d，所述葉片入口寬度b1的初始值b11滿足b11=?(1.1～1.2) d，所述葉片出口安放角β2=15°~35°。

62、進一步地，所述載荷系數(shù) k=1.1～1.8?，所述吸入口流速比k=0.3～0.8。

63、進一步地，所述葉輪葉片數(shù)量z?=?1或z?=?2。

64、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明離心泵葉輪結(jié)構(gòu)的制作方法的有益效果是：

65、1、精細化步驟設(shè)計：本發(fā)明采用了一種更為精細化的步驟設(shè)計，將離心泵葉輪結(jié)構(gòu)設(shè)計的各個環(huán)節(jié)進行整合，通過精準計算和參數(shù)優(yōu)化，實現(xiàn)了從理論預(yù)測到實際應(yīng)用的無縫對接。本發(fā)明克服了傳統(tǒng)離心泵葉輪結(jié)構(gòu)設(shè)計中依賴經(jīng)驗判斷和試錯法帶來的不確定性，大大縮短了產(chǎn)品迭代周期，提高了設(shè)計效率和成功率。

66、2、載荷系數(shù)與吸入口流速比的引入：本發(fā)明引入了葉片出口相對速度與進口相對速度比值（載荷系數(shù) k）以及葉片進口軸面速度與吸水室進口速度比值（吸入口流速比k）兩個關(guān)鍵參數(shù)，這兩個關(guān)鍵參數(shù)的設(shè)定，有助于平衡離心泵葉輪結(jié)構(gòu)內(nèi)部的流體力學特性，避免了流體在葉輪內(nèi)部的過度減速或加速，從而顯著提升了離心泵的運轉(zhuǎn)效率和穩(wěn)定性。

67、3、顆粒通過能力的強化：通過對葉輪葉片數(shù)量和葉片入口寬度的優(yōu)化設(shè)計，本發(fā)明成功解決了傳統(tǒng)離心泵在處理含有大顆粒物質(zhì)污水時常見的堵塞問題；具體地，通過減少葉片數(shù)量，并適當放寬葉片間流道寬度，有效保證了顆粒物質(zhì)的順暢通過，顯著提升了泵的適用范圍和處理能力。

68、4、效率提升與能耗降低：本發(fā)明離心泵葉輪結(jié)構(gòu)利用葉片出口相對速度 w2遠大于葉片進口相對速度 w1達成加速流動，在保證足夠揚程的同時，大幅度降低能量損耗；與傳統(tǒng)設(shè)計相比，本發(fā)明設(shè)計的葉輪在相同工作條件下，泵效率普遍提升了約20%以上，顯著節(jié)約了能源消耗，滿足綠色生產(chǎn)與節(jié)能減排的需求。

69、綜上所述，本發(fā)明一種離心泵葉輪結(jié)構(gòu)的制作方法通過在后蓋板上設(shè)置至多兩葉片，配合設(shè)計葉片出口相對速度與進口相對速度比值以及葉片進口軸面速度與吸水室進口速度比值兩個關(guān)鍵參數(shù)，避免流體在葉輪結(jié)構(gòu)內(nèi)部過度減速或加速，顯著提升泵的運轉(zhuǎn)效率及穩(wěn)定性。