第25卷第3期2007年5月�排�灌�机�械DrainageandIrrigationMachinery�Vo.l25No.3May2007������螺旋离心泵叶轮叶片型线方程李仁年,苏吉鑫,韩�伟,王�浩,徐振法(兰州理工大学流体动力及控制学院,甘肃兰州730050)摘�要:为了使螺旋离心泵能够具有更优良的性能,传统的设计方法已经不能很好地满足要求。根据螺旋离心泵叶轮结构特征,推导出螺旋离心泵叶轮叶片的型线方程,并用型线方程绘制螺旋叶轮,避免了一元理论水力设计方法中手工作图的繁杂和依赖经验的欠缺,对螺旋离心泵的快速叶片绘型、提高设计精度、计算机辅助设计与三维内部流场的数值模拟有重要意义。通过例证,用型线方程获得的流线,在方格网上变化均匀、光滑,出口角接近于计算值,数值模拟所得结果与原型试验结果基本一致,从而验证了这种方法具有可行性。关键词:螺旋离心泵;叶轮;水力设计;型线方程��中图分类号:TH38��文献标识码:A��文章编号:1005-6254(2007)03-0008-04ProfileequationsforimpellervaneofscrewcentrifugalpumpLIRen�nian,SUJi�xin,HANWei,WANGHao,XUZhen�fa(SchoolofFluidPowerandContro,lLanzhouUniversityofTechnology,Lanzhou,Gansu730050,China)Abstract:Tomakethescrewcentrifugalpumphavebetterperformance,thetraditionaldesigningmethodcannotsatisfytheneedspreferably.Basedonthestructuralcharactersofthescrewcentrifugalpumpim�peller,profileequationsforimpellervaneofscrewcentrifugalpumpwerededuced.Thescrewimpellerwasdrawnbasedonprofileequations,whichcanavoidthedeficienciesofthetraditional1�dimensionalimpellerhydraulicdesignmethodwhichdependsonexperienceandtedioushanddrawing.Thismethodimprovestheefficiencyforvanedrawingofscrewcentrifugalpump,increasesthedesignporecision,andprovideshelpsforCADandnumericalsimulationof3�dimensionalflowfield.Keywords:screwcentrifugalpump;impeller;hydraulicdesign;profileequations收稿日期:2006-11-28基金项目:兰州理工大学�学术梯队及特色研究方向重点资助计划项目(T200303)作者简介:李仁年(1963-),男,甘肃民勤人,教授,博士生导师,主要从事水力机械固液两相流理论研究。苏吉鑫(1979-),男,安徽桐城人,硕士生,主要从事水力机械固液两相流理论研究。��螺旋离心泵是一种具有三元螺旋式叶轮的以输送含有颗粒、易缠结固体物的两相流体介质为主的杂质泵。螺旋离心泵叶轮,其前半部分呈螺旋式,后半部分为离心式。叶轮叶片型线为空间曲线,一般采用对数螺线。传统的螺旋离心泵设计方法是用方格网保角变换法绘型叶片,但是在轴面分点的过程中,分点进行至后面部分时,每点间隔很小,已无法识别,因此,靠此法很难准确绘出流线全型。作者经过多年对螺旋离心泵的分析研究,针对传统设计方法的不足,给出了螺旋离心泵叶轮叶片型线方程。根据叶轮型线方程,完成了叶轮的水力设计和三维造型,达到了预期目的。1�螺线方程1.1�圆台面螺线方程如图1所示,螺旋线起始点位置坐标为(r0,z0),动点P所在的轴截面与起始点所在的轴截面间的夹角为�,圆台母线与轴线间的夹角为�。其对应的螺线方程为r=r0-a�sin�z=z0-a�cos�式中a与螺距h有关。圆台螺线的螺距h=2acos�。图1�圆锥面螺线1.2�曲面圆台面螺线如图2所示,螺旋线起始点位置坐标为(r0,z0),终点位置坐标为(r1,z1),终点所在的轴截面与起始点所在的轴截面间的夹角为�1,动点P所在的轴截面与起始点所在的轴截面间的夹角为�,曲面圆台母线为一段圆弧,圆心为O1,圆弧半径为R。其对应的螺线方程[1]为z=z0-z0-z1�1�r=R+r1-R2-(z-z1)2图2�曲面圆台面螺线1.3�圆柱面螺线如图3所示,螺旋线起始点位置坐标为(r0,z0),螺线导程为H,动点P所在的轴截面与起始点所在的轴截面间的夹角为�,其对应的螺线方程为z=z0-H2�r=r0图3�圆柱面螺线2�叶轮结构参数螺旋离心泵过流部的轴面几何形状[2]如图4所示,主要叶轮结构参数[3,4]有:叶轮进口直径D1,叶轮出口最大外径D2max,叶轮轴向长度L,叶轮出口宽度b2,叶轮出口最小直径D2min,轮毂直径Dh,轮缘和轮毂各段轴向长度L1~L4,轮缘侧圆弧半径R1,轮毂侧圆...
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