本发明公开了一种径向出水大型混流泵叶轮设计方法，所述方法包括如下步骤：1）确定叶轮基本几何尺寸；2）对叶轮进、出口三角形关系初定；3）利用计算流体力学分析软件对叶轮进行流场分析，得到流量、扬程和效率关系；4）调整叶轮进、出口安放角；5）建立叶轮、蜗壳三维模型；6）利用计算流体力学分析软件进行联合分析；7）调整叶轮进、出口安放角，使之与蜗壳匹配；8）得到不同角度组合；9）利用计算流体力学分析软件进行联合分析；10）得到最终叶轮几何参数。本发明具有设计原理简明、计算方便快捷的优点，采用它能够提高设计效率，使得设计出来的混流泵叶轮运行效率得到提高，节约了成本。
1.一种径向出水大型混流泵叶轮设计方法，其特征是，所述方法包括如下步骤：1)确定叶轮基本几何尺寸；2)对叶轮进、出口三角形关系初定；3)利用计算流体力学分析软件对叶轮进行流场分析，得到流量、扬程和效率关系；4)调整叶轮进、出口安放角；5)建立叶轮、蜗壳三维模型；6)利用计算流体力学分析软件进行联合分析；7)调整叶轮进、出口安放角，使之与蜗壳匹配；8)得到不同角度组合；9)利用计算流体力学分析软件进行联合分析；10)得到最终叶轮几何参数；
首先计算水流绝对速度V1和圆周速度U1得到叶轮进口速度三角关系：其中，W1为相对速度
然后计算出口绝对速度V2和轴面分速度Vm2得到叶轮出口速度三角关系：vm2＝(u2‑vu2)tanβ2
2.如权利要求1所述的径向出水大型混流泵叶轮设计方法，其特征是：在所述步骤1)中，通过叶轮的外形尺寸确定输入流量、扬程、转速参数，按照速度系数法计算得出叶轮的进、出口基本尺寸，校核流道过水断面面积变化规律。
3.如权利要求2所述的径向出水大型混流泵叶轮设计方法，其特征是：在所述步骤4)中，根据叶轮进、出口速度三角关系，对叶片进、出口边的安放角β1及β2进行调整计算，得到不同工况下，叶片不同轴面流线上的进、出口边安放角组合，得到较小值动扬程Hd的叶轮设计参数。
4.如权利要求3所述的径向出水大型混流泵叶轮设计方法，其特征是，在所述步骤7)‑
10)中具体方法如下：1)根据前六步中的分析数据，调整叶轮叶片各轴面流线上安放角β2的大小，使叶片出水流速变化方向与蜗壳型线方向匹配；2)利用计算流体力学分析软件分析各工况点的流量、扬程、效率，再次调整叶片进、出口安放角，使混流泵在运行工况点效率得到最优值；3)对运行工况区内不同流程和扬程点的计算分析，调整得到运行工况区内不同流量和扬程点时具有一高效点的安放角；4)将以上计算得到安放角组合汇总分析，在满足给定混流泵设计参数条件下，叶轮的进、出口角参数，对叶轮重新三维建模，与蜗壳联合进行计算流体力学分析，得到运行工况区内流量、扬程变化平稳、高效区宽广的叶轮设计参数。
一种径向出水大型混流泵叶轮设计方法
技术领域
[0001] 本发明涉及一种混流泵叶轮设计方法，特别是一种径向出水大型混流泵叶轮设计方法。
背景技术
[0002] 目前，大型混流泵主要应用于输送大流量、低扬程的介质。叶轮的设计方法有相似换算法、速度系数法等；其中，相似换算法需要有优秀的模型，由于混流泵应用工况的不同，较难找到合适高效的叶轮模型进行相似设计；而速度系数法设计叶轮，按照经验公式确定叶片进出口角，通过保角变换设计，较难获得精准的叶片进出口角及叶片型线，叶轮效率不高。
发明内容
[0003] 本发明的目的就是提供一种能使得叶轮效率得到提高的径向出水大型混流泵叶轮设计方法。
[0004] 本发明的目的是通过这样的技术方案实现的，一种径向出水大型混流泵叶轮设计方法，所述方法包括如下步骤：1）确定叶轮基本几何尺寸；2）对叶轮进、出口三角形关系初定；3）利用计算流体力学分析软件对叶轮进行流程分析，得到流量、扬程和效率关系；4）调整叶轮进、出口安放角；5）建立叶轮、蜗壳三维模型；6）利用计算流体力学分析软件进行联合分析；7）调整叶轮进、出口安放角，使之与蜗壳匹配；8）得到不同角度组合；9）利用计算流体力学分析软件进行联合分析；10）得到最终叶轮几何参数。
[0005] 其中，在所述步骤1）中，通过叶轮的外形尺寸确定输入流量、扬程、转速参数，按照速度系数法计算得出叶轮的进、出口基本尺寸，校核流道过水断面面积变化规律。
[0006] 其中，在所述步骤2）中，
[0007] 首先计算水流绝对速度V1和圆周速度U1得到叶轮进口速度三角关系：
[0008]
[0009]
[0010] 其中，W1为相对速度
[0011] β1为进口安放角度
[0012] D1为叶轮进口直径
[0013] n为叶轮转速
[0014] 然后计算出口绝对速度V2和轴面分速度Vm2得到叶轮出口速度三角关系：
[0015]
[0016]
[0017] 其中，Vu2为圆周分速度
[0018] U2为出口圆周速度
[0019] β2为出口安放角度。
[0020] 其中，在所述步骤4）中，根据叶轮进、出口速度三角关系，对叶片进、出口边的安放角β1及β2进行调整计算，得到不同工况下，叶片不同轴面流线上的进、出口边安放角组合，得到较小值动扬程Hd的叶轮设计参数。
[0021] 进一步，在所述步骤7）‑10）中具体方法如下：1）根据前六步中的分析数据，调整叶轮叶片各轴面流线上安放角β2的大小，使叶片出水流速变化方向与蜗壳型线方向匹配；2）利用计算流体力学分析软件分析各工况点的流量、扬程、效率，再次调整叶片进、出口安放角，使混流泵在运行工况点效率得到最优值；3）对运行工况区内不同流程和扬程点的计算分析，调整得到运行工况区内不同流量和扬程点时具有一高效点的安放角；4）将以上计算得到安放角组合汇总分析，在满足给定混流泵设计参数条件下，优选叶轮的进、出口角参数，对叶轮重新三维建模，与蜗壳联合进行计算流体力学分析，得到运行工况区内流量、扬程变化平稳、高效区宽广的叶轮设计参数。
[0022] 由于采用了上述技术方案，本发明具有设计原理简明、计算方便快捷的优点，采用它能够提高设计效率，使得设计出来的混流泵叶轮运行效率得到提高，节约了成本。
附图说明
[0023] 本发明的附图说明如下：
[0024] 图1为本发明使用的叶轮进口速度三角关系示意图；
[0025] 图2为本发明的调整后叶轮出口速度三角关系示意图；
[0026] 图3为本发明的调整后叶片各流线进出口角示意图；
[0027] 图4为本发明匹配后叶片、叶轮与蜗壳结构示意图。
具体实施方式
[0028] 下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明，但本发明并不局限于这些实施方式，任何在本实施例基本精神上的改进或替代，仍属于本发明权利要求所要求保护的范围。
[0029] 实施例1：一种径向出水大型混流泵叶轮设计方法，所述方法包括如下步骤：1）确定叶轮基本几何尺寸；2）对叶轮进、出口三角形关系初定；3）利用计算流体力学分析软件对叶轮进行流程分析，得到流量、扬程和效率关系；4）调整叶轮进、出口安放角；5）建立叶轮4、蜗壳5三维模型；6）利用计算流体力学分析软件进行联合分析；7）调整叶轮进、出口安放角，使之与蜗壳匹配；8）得到不同角度组合；9）利用计算流体力学分析软件进行联合分析；10）得到最终叶轮几何参数。
[0030] 其中，在所述步骤1）中，通过叶轮的外形尺寸确定输入流量、扬程、转速参数，按照速度系数法计算得出叶轮的进、出口基本尺寸，校核流道过水断面面积变化规律。
[0031] 进一步，如图1所示，在所述步骤2）中，首先计算水流绝对速度V1和圆周速度U1得到叶轮进口速度三角关系：
[0032]
[0033]
[0034] 其中，W1为相对速度
[0035] β1为进口安放角度
[0036] D1为叶轮进口直径
[0037] n为叶轮转速
[0038] 如图2所示，然后计算出口绝对速度V2和轴面分速度Vm2得到叶轮出口速度三角关系：
[0039]
[0040]
[0041] 其中，Vu2为圆周分速度
[0042] U2为出口圆周速度
[0043] β2为出口安放角度。
[0044] 如图3所示，其中，在所述步骤4）中，根据叶轮4进、出口速度三角关系，对叶片6进、出口边的安放角β1及β2进行调整计算，得到不同工况下，叶片6不同轴面流线1上的进、出口边2、3安放角组合，得到较小值动扬程Hd的叶轮设计参数。
[0045] 如图4所示，进一步，在所述步骤7）‑10）中具体方法如下：1）根据前六步中的分析数据，调整叶轮叶片各轴面流线1上安放角β2的大小，使叶片6出水流速变化方向与蜗壳型线方向匹配；2）利用计算流体力学分析软件分析各工况点的流量、扬程、效率，再次调整叶片6进、出口安放角，使混流泵在运行工况点效率得到最优值；3）对运行工况区内不同流程和扬程点的计算分析，调整得到运行工况区内不同流量和扬程点时具有一高效点的安放角；4）将以上计算得到安放角组合汇总分析，在满足给定混流泵设计参数条件下，优选叶轮的进、出口角参数，对叶轮重新三维建模，与蜗壳联合进行计算流体力学分析，得到运行工况区内流量、扬程变化平稳、高效区宽广的叶轮设计参数。
