低比转速泵叶轮水力设计方法综述

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1、.6.DRAINGEANDIRRIGATIONMACHINERYVol.21No.3低比转速泵叶轮水力设计方法综述严敬，杨小林(四川工业学院，四川成都610039)摘要：概括性地介绍了低比转速离心泵叶轮水力设计领域近年中取得的进展和新理论，讨论分析了不同目标的叶轮几何参数计算方法，如建立在对大量优秀水力模型统计基础之上的速度系数法、以计算机编程综合计算叶轮几何参数的解析法；介绍了特殊的叶片绘形方法，如单圆弧曲线，等变角、非等变角螺旋线等，并对这类叶轮水力设计的研究方向提供了有益的建议。关键词：低比转速；叶轮；设

2、计；理论；综述文献标识码：A文章编号：1005-6254（2003）03-0006-04设计人员必须根据这些参数决定全部叶轮几何尺0引言寸：叶轮半径R2，叶轮出口宽度b2和出口排挤系低比转速泵高扬程、低流量的外特性特征决数y2，叶片出口安放角β2及叶片数Z，叶轮进口定了其具有某些与其它离心泵不同的特殊性：为直径D0。这是完成叶轮水力设计的第一步。产生较高的扬程，泵的叶轮半径必须比较大，由在确定上述叶轮几何参数时，目前国内常用于叶轮的圆盘摩擦损失大约正比于叶轮半径的5的方法有以下几种。次方，因而较大的圆盘半径造成

3、的过大的机械损1.1速度系数法失决定了这类泵效率普遍较低。低比转速泵效率这种方法实际是建立在对大量优秀水力模型过低的另一个原因也与叶轮产生的过高的扬程相统计基础之上的一种相似设计方法。这一方法以联系。高扬程决定了叶片流道间逆压梯度比较图表或经验公式的形式，给出叶轮几何参数与叶高，这种压力分布特点使得水流易于在叶片表面轮比转速之间的关系，供设计人员快捷计算有关股流分离，这一现象甚至在泵的设计点也难以避叶轮参数。目前国内资料大多基于Stepnnoff早[1]免。另外，低比转速泵的最大输入功率与设计点期统计结果。国外

4、目前应用较多的是Loban-[2]轴功率之比可以达到1.6以上，这一比值远比其off在上世纪90年代发表的回归曲线，但国内它离心泵对应值高，结果造成原动机频频过载失还缺乏相关介绍与分析。效。最后，一些参数不合理的低比转速泵的H-Q在利用速度系数法设计低比转速叶轮时，有曲线常常出现驼峰，影响机组稳定运行。时并不能取得令人满意的效果。有两个原因限制低比转速泵的上述不足难以用一般叶轮水力了这一方法在低比转速叶轮设计中的应用。第设计方法纠正，这类泵应有适合其自身特征的叶一，统计人员在处理样本时，往往缺乏大量优秀轮几何参

5、数计算方法和叶片绘形原理。近十余年低比转速叶轮水力模型，有的经验曲线甚至没有里，国内不少水泵技术人员广泛开展了关于低比低比转速范围的函数段。第二，统计样本的优秀转速泵的特性及设计方法的研究，并取得的众多性是一个比较模糊的概念，以同一批经验曲线决成果应用于设计实践中。本文仅对低比转速叶轮定叶轮结构参数难以达到同时保证产品的高效率的水力设计新理论、新方法作一综述与展望。和高可靠性的双重目的。近年来，国内水泵工作者以一些使用效果较1叶轮几何结构参数的计算新方法好的低比转速叶轮为依据，得到了一些适合低比用户给定的叶轮设

6、计点参数，一般包括叶轮转速叶轮参数计算的经验公式，以计算Z，b2等，的理论流量QT，理论扬程HT，旋转角速度ω；见文献[3，4，10]。作者简介：严敬（1947-）,男，江苏苏州人，教授，硕士，主要从事流体机械的研究与教学。排灌机械第21卷第3期严敬等：低比转速泵叶轮水力设计方法综述.7.1.2解析计算法增加理论扬程HT，或在HT一定时以增大β2减少经过十余年的发展，以计算机编程综合计算R2的措施对低比转速叶轮并不恰当，尽管这种方叶轮几何参数的解析方法，目前稳定在优化技术法对中、高比转速叶轮是有效的。上。由于不

7、同的用户对水泵的性能要求有所不同，（1）（2）两式以不同目标作为优化对象，出现了两类主要的优化目标以计算叶轮参数。但是，从应用的角度看，它们实际是等价的。即对1.2.1提高叶轮效率为目标的数学模型一组相同的用户性能参数，两种求优过程最终算这一类型的研究成果有多篇报导，其中较有得的叶轮几何参数完全相同。由于低比转速叶轮影响的两种。圆盘摩擦损失较大，且对于几何参数变化十分敏一种观点认为，既然低比转速泵效率较低的感，而R2的变化并不引起V2显著变化，因而能使[6]主要原因是因为其圆盘摩擦过大，因而减小叶轮Δh有极小值

8、的结构参数R2也将有极小值。半径R2应当成为提高泵效率的主要措施。在考虑1.2.2降低泵的输入功率为目标的数学模型了斯托道拉导出的轴向漩涡产生的相对速度值之在研究早期，国内技术人员已定性发现，取后，以泵的基本方程为依据可以得到如下目标函较小的β2值将有利于降低泵的最大输入功率。数：文献[7]和[8]从不同的数学角度比较严格的导出gH+wQT了同一定量关系：当叶轮几何参数满足（4）式T(