[工学]课程设计指导书-轴流泵叶轮水力设计

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1、轴流泵叶轮叶片设计1轴流泵叶轮水力模型设计参数22叶轮设计流程23叶轮基本参数的选择33.1比转速的确定33.2叶轮外径D和轮毂直径dh的确定33.3叶片数Z的选择44叶片各截面的叶栅计算（流线法）44.1流线法设计叶片总体步骤54.2分计算截面64.3选定叶栅疏密度l/t,计算弦长l=t*l/t64.4叶片厚度y的确定74.5确定进口轴面速度Vm184.6确定出口圆周速度Vu294.7确定各截面叶片进出口角和104.8确定叶弦安放角，计算型线半径R104.9选择翼型114.10实例流程125叶片各截面的叶栅计算（升力法）145.1分

2、计算截面155.2确定轴面速度Vm和叶轮环量Γ155.3计算和此速度与圆周速度之间的夹角165.4选定叶片平面重叠系数m或叶栅疏密度l/t175.5假定角185.6求叶栅中翼型的升力系数Cl185.7选择翼型185.8叶栅影响的修正——平板叶栅修正法及确定翼型的安放角225.9抗空化性能校核245.10计算叶轮的水力效率256叶片的绘型316.1绘翼型图316.2确定叶片旋转轴线位置336.3做叶片的轴面投影图336.4在叶片轴面投影图上做垂直于轴线的截面346.5做木模截线346.6生成三维叶片（如图23所示）37-37-液体在轴流

3、泵叶轮内的流动是一种复杂的空间运动。任何一种空间运动都可以看成是三个相互垂直的运动的合成。研究水流在轴流式叶轮中的运动时，为了方便，采用圆柱坐标系f(R,u,z)，R为半径方向，u为圆周方向，z为泵轴线方向。通常在分析和设计轴流泵叶片时，主要研究轴流式叶轮中液体速度在三个坐标轴上的分量，并按照圆柱层无关性假设（液体质点在以泵轴线为中心线的圆柱面上流动，且相邻各圆柱面上的液体质点的运动互不相关，即不存在径向分速度，Vr=0）。显然，圆柱面就是流面。按照圆柱层无关性假设，可以把叶轮内复杂的运动，简化为研究圆柱面上的流动，在叶轮内可以作出很

4、多个这种圆柱流面，每个流面上的流动可能不同，但研究的方法相同，因而只要研究透彻一个流面的流动，其他流面的流动也就类似地得到解决。我们知道，圆柱面沿母线截开后，可以展开在平面上。圆柱面和各叶片相交，其截面（翼型或翼型剖面）在平面上构成一组叶栅（无限平面直列叶栅），如下图所示。于是，研究轴流泵叶轮内的流动，就简化为研究对应几个圆柱流面上的叶栅中翼型的流动。几个圆柱流面上的翼型组合起来，就是轴流泵叶片。1轴流泵叶轮水力模型设计参数叶轮直径D=300mm；转速n=1450r/min；流量Q=363L/s；扬程H=5.0m；空化余量NPSHre

5、<7.0m2叶轮设计流程第一、确定转速n和比转速ns第二、估算泵的效率第三、确定叶轮主要结构参数-37-（1）确定叶轮的轮毂比；（2）叶片数Z；（3）外径D。第四、叶片的设计（流线法、升力法、……）第五、叶片的绘型3叶轮基本参数的选择3.1比转速的确定已知转速n后，就可根据公式计算出比转速来。轴流泵的比转速ns一般为500-1200，但根据需要，可以超出此范围，有些资料介绍ns的范围为400-2000.ns==953.6448≈9543.2叶轮外径D和轮毂直径dh的确定叶轮直径D和轮毂直径dh应根据轴面速度Vm的大小来确定。轴面速度V

6、m的可按下面式计算：Vm=0.07==91.38625m/s式中Q——设计流量n——转速Vm——液体进入转轮以前的轴面速度轮毂比dh/D与比转速ns有关，其值根据表1或图1选取:表1轮毂比dh/D与比转速ns的关系ns50060070080090010001100dh/D0.50-0.630.46-0.590.44-0.560.40-0.530.37-0.500.35-0.480.33-0.46图1轮毂比dh/D与比转速ns的关系曲线从图及表中可看出，轮毂比dh/D随比转速ns的减小而增大，这是因为：为了减小叶片在液流中的迎面阻力，必

7、须使叶片后面不产生漩涡层，必须要使每一计算截面上围绕翼型流动的速度环量Γ1相等。所以根据以上叙述，选择轮毂比为dh/D=0.40-37-0.295693m3.3叶片数Z的选择轴流泵叶轮的叶片数Z与比转速ns有关，其统计数据列于表2表2叶片数Z与比转速ns的关系ns500500-800>800Z65-44-3根据上表选择叶片数Z=44叶片各截面的叶栅计算（流线法）如果用半径为r和（r+dr）的两个同心圆柱面去切割轴流泵的叶轮，则得到一个包括翼型在内的液体圆环，如图2所示，如将这个圆环剖开并展开于平面上，则得到一个无限直列叶栅，如图3所示

8、。图2用圆柱面切割叶轮示意图-37-图3无限直列叶栅这个叶栅是由许多相同的翼型组成的，当液体流过叶栅时，每个翼型像单个翼型那样，会受到升力和迎面阻力的作用，但由于邻近翼型的相互影响，叶栅中翼型上的升力和迎面阻力的数值与作