課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書_軸流泵葉輪水力設(shè)計(jì)

1、.wd.wd22/22.wd軸流泵葉輪葉片設(shè)計(jì) TOC o 1-3 h z u HYPERLINK l _Toc1234065031 軸流泵葉輪水力模型設(shè)計(jì)參數(shù) PAGEREF _Toc123406503 h 2HYPERLINK l _Toc1234065042 葉輪設(shè)計(jì)流程 PAGEREF _Toc123406504 h 2HYPERLINK l _Toc1234065053 葉輪 根本參數(shù)的選擇 PAGEREF _Toc123406505 h 3HYPERLINK l _Toc1234065063.1 比轉(zhuǎn)速確實(shí)定 PAGEREF _Toc123406506 h 3HYPERLINK l

2、 _Toc1234065073.2 葉輪外徑D和輪轂直徑dh確實(shí)定 PAGEREF _Toc123406507 h 3HYPERLINK l _Toc1234065083.3 葉片數(shù)Z的選擇 PAGEREF _Toc123406508 h 4HYPERLINK l _Toc1234065094 葉片各截面的葉柵計(jì)算流線法 PAGEREF _Toc123406509 h 4HYPERLINK l _Toc1234065104.1 流線法設(shè)計(jì)葉片總體步驟 PAGEREF _Toc123406510 h 5HYPERLINK l _Toc1234065114.2 分計(jì)算截面 PAGEREF _Toc

3、123406511 h 6HYPERLINK l _Toc1234065124.3 選定葉柵疏密度l/t,計(jì)算弦長(zhǎng) l=t*l/t PAGEREF _Toc123406512 h 6HYPERLINK l _Toc1234065134.4葉片厚度y確實(shí)定 PAGEREF _Toc123406513 h 7HYPERLINK l _Toc1234065144.5 確定進(jìn)口軸面速度Vm1 PAGEREF _Toc123406514 h 8HYPERLINK l _Toc1234065154.6 確定出口圓周速度Vu2 PAGEREF _Toc123406515 h 9HYPERLINK l _To

4、c1234065164.7確定各截面葉片進(jìn)出口角和 PAGEREF _Toc123406516 h 10HYPERLINK l _Toc1234065174.8確定葉弦安放角，計(jì)算型線半徑R PAGEREF _Toc123406517 h 10HYPERLINK l _Toc1234065184.9 選擇翼型 PAGEREF _Toc123406518 h 11HYPERLINK l _Toc1234065194.10 實(shí)例流程 PAGEREF _Toc123406519 h 12HYPERLINK l _Toc1234065205 葉片各截面的葉柵計(jì)算升力法 PAGEREF _Toc1234

5、06520 h 14HYPERLINK l _Toc1234065215.1 分計(jì)算截面 PAGEREF _Toc123406521 h 15HYPERLINK l _Toc1234065225.2 確定軸面速度Vm和葉輪環(huán)量 PAGEREF _Toc123406522 h 15HYPERLINK l _Toc1234065235.3 計(jì)算和此速度與圓周速度之間的夾角 PAGEREF _Toc123406523 h 16HYPERLINK l _Toc1234065245.4 選定葉片平面重疊系數(shù)m或葉柵疏密度l/t PAGEREF _Toc123406524 h 17HYPERLINK l

6、_Toc1234065255.5 假定角 PAGEREF _Toc123406525 h 18HYPERLINK l _Toc1234065265.6 求葉柵中翼型的升力系數(shù)Cl PAGEREF _Toc123406526 h 18HYPERLINK l _Toc1234065275.7 選擇翼型 PAGEREF _Toc123406527 h 18HYPERLINK l _Toc1234065285.8 葉柵影響的修正平板葉柵修正法及確定翼型的安放角 PAGEREF _Toc123406528 h 22HYPERLINK l _Toc1234065295.9 抗空化性能校核 PAGEREF

7、_Toc123406529 h 24HYPERLINK l _Toc1234065305.10 計(jì)算葉輪的水力效率 PAGEREF _Toc123406530 h 25HYPERLINK l _Toc1234065316 葉片的繪型 PAGEREF _Toc123406531 h 31HYPERLINK l _Toc1234065326.1 繪翼型圖 PAGEREF _Toc123406532 h 31HYPERLINK l _Toc1234065336.2 確定葉片旋轉(zhuǎn)軸線位置 PAGEREF _Toc123406533 h 33HYPERLINK l _Toc1234065346.3 做葉

8、片的軸面投影圖 PAGEREF _Toc123406534 h 33HYPERLINK l _Toc1234065356.4 在葉片軸面投影圖上做垂直于軸線的截面 PAGEREF _Toc123406535 h 34HYPERLINK l _Toc1234065366.5 做木模截線 PAGEREF _Toc123406536 h 34HYPERLINK l _Toc1234065376.6 生成三維葉片如圖 23所示 PAGEREF _Toc123406537 h 37液體在軸流泵葉輪內(nèi)的流動(dòng)是一種復(fù)雜的空間運(yùn)動(dòng)。任何一種空間運(yùn)動(dòng)都可以看成是三個(gè)相互垂直的運(yùn)動(dòng)的合成。研究水流在軸流式葉輪中的

9、運(yùn)動(dòng)時(shí)，為了方便，采用圓柱坐標(biāo)系f(R, u, z)，R為半徑方向，u為圓周方向，z為泵軸線方向。通常在分析和設(shè)計(jì)軸流泵葉片時(shí)，主要研究軸流式葉輪中液體速度在三個(gè)坐標(biāo)軸上的分量，并按照?qǐng)A柱層無關(guān)性假設(shè)液體質(zhì)點(diǎn)在以泵軸線為中心線的圓柱面上流動(dòng)，且相鄰各圓柱面上的液體質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)互不相關(guān)，即不存在徑向分速度，Vr=0。顯然，圓柱面就是流面。按照?qǐng)A柱層無關(guān)性假設(shè)，可以把葉輪內(nèi)復(fù)雜的運(yùn)動(dòng)，簡(jiǎn)化為研究圓柱面上的流動(dòng)，在葉輪內(nèi)可以作出很多個(gè)這種圓柱流面，每個(gè)流面上的流動(dòng)可能不同，但研究的方法一樣，因而只要研究透徹一個(gè)流面的流動(dòng)，其他流面的流動(dòng)也就類似地得到解決。我們知道，圓柱面沿母線截開后，可以展開在平面上

10、。圓柱面和各葉片相交，其截面翼型或翼型剖面在平面上構(gòu)成一組葉柵無限平面直列葉柵，如以以下圖所示。于是，研究軸流泵葉輪內(nèi)的流動(dòng)，就簡(jiǎn)化為研究對(duì)應(yīng)幾個(gè)圓柱流面上的葉柵中翼型的流動(dòng)。幾個(gè)圓柱流面上的翼型組合起來，就是軸流泵葉片。1 軸流泵葉輪水力模型設(shè)計(jì)參數(shù)葉輪直徑D=300mm；轉(zhuǎn)速n=1450r/min；流量Q=363L/s；揚(yáng)程H=5.0m；空化余量NPSHre800Z65-44-3根據(jù)上表選擇葉片數(shù)Z=44 葉片各截面的葉柵計(jì)算流線法如果用半徑為r和r+dr的兩個(gè)同心圓柱面去切割軸流泵的葉輪，那么得到一個(gè)包括翼型在內(nèi)的液體圓環(huán)，如圖2所示，如將這個(gè)圓環(huán)剖開并展開于平面上，那么得到一個(gè)無限直列

11、葉柵，如圖3所示。圖 2 用圓柱面切割葉輪示意圖圖 3 無限直列葉柵這個(gè)葉柵是由許多一樣的翼型組成的，當(dāng)液體流過葉柵時(shí)，每個(gè)翼型像單個(gè)翼型那樣，會(huì)受到升力和迎面阻力的作用，但由于鄰近翼型的相互影響，葉柵中翼型上的升力和迎面阻力的數(shù)值與作用在單個(gè)翼型上的升力和迎面阻力的數(shù)值不同。用流線法設(shè)計(jì)葉輪葉片時(shí)，按下述程序進(jìn)展。4.1 流線法設(shè)計(jì)葉片總體步驟流線法設(shè)計(jì)的總體詳細(xì)步驟如下：1完成第3局部中的比轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)速和葉輪外徑確實(shí)定；2分流面一般分為5個(gè)，流面間距一般相等，并且輪轂、輪緣可作為兩個(gè)流面；3選擇葉柵稠密度l/t，計(jì)算弦長(zhǎng) l=t*l/t；4確定容積效率，各截面的容積效率可以取同一值。5葉片厚

12、度計(jì)算，輪轂處最大厚度Ymax=0.012-0.015KD ，從輪轂到輪緣的葉片厚度按線性規(guī)律變化；6估算各截面的排擠系數(shù)。葉弦角一般可近似取輪緣處20，輪轂處40，從輪緣到輪轂按線性規(guī)律變化；7水力效率，中間截面按確定，從輪緣到輪轂線性變化；8選定的修正系數(shù)，計(jì)算。9計(jì)算各截面進(jìn)口液流角，選擇沖角，確定葉片進(jìn)口角；10計(jì)算各截面出口液流角，認(rèn)為等于各截面進(jìn)口軸面速度；11確定葉片出口角，考慮有限葉片數(shù)等因素影響，的選用范圍為03；12確定葉弦安放角，計(jì)算型線半徑R。4.2 分計(jì)算截面通常選取五個(gè)計(jì)算截面，如圖 4所示，各計(jì)算截面的半徑按以下各式確定：R5=dh/2+0.020D=0.1182

13、77/2+0.0200.295693=0.06505 mR1=D/2-0.020D=0.295693/2-0.0200.295693=0.1419326 mR3=(R1+R5)/2=0.10349 mR2=(R1+R3)/2=0.122711 mR4=(R5+R3)/2=0.08427 m圖 4 分計(jì)算截面4.3 選定葉柵疏密度l/t, 計(jì)算弦長(zhǎng) l=t*l/t葉柵稠密度l/t是軸流泵葉輪的重要幾何參數(shù)，他直接影響泵的效率，也是決定空化性能的重要參數(shù)。1從能量轉(zhuǎn)換和空化性能考慮，不管葉片數(shù)多少，葉片都應(yīng)當(dāng)有一定的長(zhǎng)度，用以形成理想的通道，所以選擇還應(yīng)當(dāng)考慮葉片數(shù)的多少。根據(jù)研究，推薦一下幾組外

14、緣處的l/t值，供設(shè)計(jì)時(shí)參考：；2另外應(yīng)當(dāng)適當(dāng)減小外緣側(cè)的，增加輪轂側(cè)的，以減小內(nèi)外側(cè)翼型的長(zhǎng)度差，均衡葉片出口揚(yáng)程。推薦輪緣和輪轂翼型稠密度的關(guān)系為(l/t)輪轂=1.31.4(l/t)輪緣，輪緣和輪轂之間各截面的l/t按照線性規(guī)律變化。關(guān)醒凡教授給出了江蘇大學(xué)系列模型用的葉柵稠密度統(tǒng)計(jì)圖，如以以下圖所示。也有文獻(xiàn)推薦，按照?qǐng)D 6所示的曲線(l/t)輪緣=f(KH)來確定輪緣處的l/t，KH按下式計(jì)算式中 H泵的揚(yáng)程n轉(zhuǎn)速D葉輪外緣直徑圖 6 l/t輪緣與KH的關(guān)系曲線常取l/t輪廓=1.21.3l/t輪緣，并且從輪轂到輪緣的l/t是按線性規(guī)律變化的。4.4葉片厚度y確實(shí)定輪轂處葉片最大厚度

15、可按下式粗略計(jì)算Ymax=0.012-0.015KD= 9.7-12.1 mm式中 D葉輪外徑mH揚(yáng)程(m)Ymax輪轂處葉片最大厚度mK為材料系數(shù)，近似取K=1 輪轂處的葉片相對(duì)厚度Ymax/l通常為10%-15%左右。輪緣處的葉片厚度應(yīng)盡量薄一些為好，通常按照工藝條件條件確定，相對(duì)厚度通常取為2%-5%。從輪轂到輪緣的葉片厚度按線性規(guī)律變化。以上公式僅用來作為葉片厚度的粗略計(jì)算，待葉輪設(shè)計(jì)完后，應(yīng)進(jìn)展強(qiáng)度校核計(jì)算。4.5 確定進(jìn)口軸面速度Vm1軸面速度Vm1=/考慮各截面的排擠影響其中，進(jìn)口前軸面速度可按下式計(jì)算：= =6.30 m/s 式中 Q流量D葉輪外徑Dh輪轂直徑容積效率，各截面的

16、容積效率可以取同一值。容積效率通常按照=0.960.99之間選擇各截面的排擠系數(shù)。葉弦角一般可近似取輪緣處20，輪轂處40，從輪緣到輪轂按線性規(guī)律變化。葉輪環(huán)量可根據(jù)泵 根本方程式求得=2.44536 /s式中g(shù)重力加速度，g=9.81角速度Ht理論揚(yáng)程 Ht=H/為水力效率=151.767 rad/sHt=H/= 5/0.9=5.556 m4.6 確定出口圓周速度Vu2軸流泵葉輪的設(shè)計(jì)中，有一種葉片出口流動(dòng)為自由旋渦模式VuR=const的設(shè)計(jì)理論。按照自由旋渦設(shè)計(jì)理論算得的相對(duì)液流角，輪緣側(cè)小，越到輪轂側(cè)越大，葉片的扭曲角很大，影響泵的效率，尤其在非設(shè)計(jì)工況下，泵的效率下降的對(duì)比快，泵的高

17、效率范圍窄。有關(guān)專家根據(jù)不同比轉(zhuǎn)速模型不同出口環(huán)量分布試驗(yàn)結(jié)果，為了提高輪緣側(cè)環(huán)量，減小輪轂側(cè)環(huán)量，給出了一種從輪緣到輪轂按照線性變化修正環(huán)量分布的規(guī)律，如下所示：式中，按計(jì)算的旋轉(zhuǎn)分速度修正后旋轉(zhuǎn)分速度修正系數(shù)，=0.91.1。對(duì)于出口圓周分速度，可按照下式計(jì)算：式中，u圓周速度，(D-研究圓柱流面的直徑) H 揚(yáng)程HT理論揚(yáng)程，HT =H /進(jìn)口圓周分速度，由吸入條件決定，通常=0水力效率。水力效率，中間截面按確定，從輪緣到輪轂線性變化。4.7確定各截面葉片進(jìn)出口角和1計(jì)算各截面葉片進(jìn)口角一般是，計(jì)算各截面進(jìn)口液流角，選擇沖角，確定葉片進(jìn)口角。按照速度三角形，。沖角的選用范圍為03，從輪轂

18、到輪緣增加，比轉(zhuǎn)速大著取小值。2計(jì)算各截面葉片出口角一般是，計(jì)算各截面出口液流角，選擇沖角，確定葉片出口角。按照速度三角形，計(jì)算各截面出口液流角。通常，即認(rèn)為等于各截面進(jìn)口軸面速度?？紤]有限葉片數(shù)等因素影響，的選用范圍為03；4.8確定葉弦安放角，計(jì)算型線半徑R葉片型線是連續(xù)曲線，通常采用單圓弧或拋物線，如以以下圖所示：對(duì)于圓弧葉片，各角度關(guān)系為：，型線的高度 H：型線的拱度 h：型線的半徑 R：，4.9 選擇翼型軸流泵設(shè)計(jì)中所用到的翼型技術(shù)資料，有的是從飛機(jī)翼型資料中得來的，有的是從水洞中研究的來的，一般飛機(jī)翼型的能量性能可能是較好的，但抗空化性能可能很差，而利用水洞對(duì)翼型進(jìn)展研究，其主要目

19、的是尋找適用于水力機(jī)械的翼型。要求翼型上的負(fù)荷均勻，以便改善翼型的抗空化性能。最大厚度在0.45-0.5l處的翼型負(fù)荷分布均勻，最小壓力較高，有利于改善葉柵的抗空化性能。選擇翼型的原那么：1) 要求設(shè)計(jì)出來的葉輪效率高；2) 要求設(shè)計(jì)出來的葉輪抗空化性能良好。翼型資料詳見參考文獻(xiàn)?葉片泵設(shè)計(jì)手冊(cè)?第268-278頁內(nèi)的各種翼型。4.10實(shí)例流程5葉片各截面的葉柵計(jì)算升力法如果用半徑為r和r+dr的兩個(gè)同心圓柱面去切割軸流泵的葉輪，那么得到一個(gè)包括翼型在內(nèi)的液體圓環(huán)，如圖2所示，如將這個(gè)圓環(huán)剖開并展開于平面上，那么得到一個(gè)無限直列葉柵，如圖3所示。圖2 用圓柱面切割葉輪示意圖圖3 無限直列葉柵這

20、個(gè)葉柵是由許多一樣的翼型組成的，當(dāng)液體流過葉柵時(shí)，每個(gè)翼型像單個(gè)翼型那樣，會(huì)受到升力和迎面阻力的作用，但由于鄰近翼型的相互影響，葉柵中翼型上的升力和迎面阻力的數(shù)值與作用在單個(gè)翼型上的升力和迎面阻力的數(shù)值不同。用升力法設(shè)計(jì)時(shí)，按下述程序進(jìn)展。5.1分計(jì)算截面通常選取五個(gè)計(jì)算截面，如圖 4所示，各計(jì)算截面的半徑按以下各式確定：R5=dh/2+0.020D=0.118277/2+0.0200.295693=0.06505 mR1=D/2-0.020D=0.295693/2-0.0200.295693=0.1419326 mR3=(R1+R5)/2=0.10349 mR2=(R1+R3)/2=0.12

21、2711 mR4=(R5+R3)/2=0.08427 m圖4 分計(jì)算截面5.2確定軸面速度Vm和葉輪環(huán)量通常認(rèn)為各截面的軸面速度Vm和葉輪環(huán)量是相等的，即所謂均勻分布規(guī)律。軸面速度Vm可按下式計(jì)算： Vm=6.296153 m/s式中Q流量D葉輪外徑Dh輪轂直徑葉輪環(huán)量可根據(jù)泵 根本方程式求得=2.44536 /s式中g(shù)重力加速度，g=9.81角速度Ht理論揚(yáng)程 Ht=H/為水力效率=151.767 rad/sHt=H/= 5/0.9=5.556 m5.3計(jì)算和此速度與圓周速度之間的夾角1) 做進(jìn)出口速度三角形為了做進(jìn)出口速度三角形，必須首先求出u， Vm，Vu1和Vu2，葉柵進(jìn)口處和出口處圓

22、周速度u都是相等的，其大小由下式確定u= (m/s)式中 n泵轉(zhuǎn)速r計(jì)算截面的半徑葉輪進(jìn)口處絕對(duì)速度的圓周方向分量Vu1決定于吸入室的構(gòu)造，通常Vu1=0可從泵的 根本方程式求得葉輪出口處的絕對(duì)速度的圓周方向分量Vu2Vu1= Vu1+ (m/s)當(dāng)求出u， Vm和Vu2后，就可作出葉輪的進(jìn)口速度三角形ABC和出口速度三角形ABD，如圖 5所示2) 計(jì)算和在圖 5中，可以得到葉輪進(jìn)口處和出口處的相對(duì)速度和，將此兩速度向量相加，再除以2，那么得到和的幾何平均值及這個(gè)速度的方向。其具體做法是先找出CD線的重點(diǎn)E， 然后連接E、B兩點(diǎn)，即得到。的大小可由下式求得= 的大小可由下式求得tg= 圖5 葉

23、輪出口速度三角形5.4選定葉片平面重疊系數(shù)m或葉柵疏密度l/t葉片各斷面的平面包角為式中 z葉片數(shù)m葉片重疊系數(shù)，它表示葉輪葉片在平面投影圖上的重疊程度。高比轉(zhuǎn)速的葉輪選小于1的值，在小型軸流泵中，常把葉片和輪轂鑄成一體，此時(shí)為了簡(jiǎn)化鑄造工藝，也常選m1。對(duì)于低比轉(zhuǎn)速的葉輪，為了提高抗空化性能，常選m等于1或大于1。m選定后，就可求出葉片各斷面的平面包角，而后翼型弦長(zhǎng)可用下式確定mm式中 平面投影圓弧長(zhǎng) L翼型弦長(zhǎng)由于柵距，所以當(dāng)翼型弧長(zhǎng)求出后，那么葉柵疏密度也就可以求得了，即 在某些資料中，不是通過選m來確定l/t，而是通過圖 6所示的曲線l/t輪廓=f(KH)來確定輪緣處的l/t，KH按下

24、式計(jì)算式中 H泵的揚(yáng)程n轉(zhuǎn)速D葉輪外緣直徑圖6 l/t輪緣與KH的關(guān)系曲線常取l/t輪廓=1.21.3l/t輪緣，并且從輪轂到輪緣的l/t是按線性規(guī)律變化的。5.5假定角越小，翼型的升阻比即就越大，迎面阻力就越小，從而翼型的水力效率就越高。一般先選=1，然后在設(shè)計(jì)中核算。5.6 求葉柵中翼型的升力系數(shù)Cl將上述的量代入以下公式就可求得翼型的升力系數(shù)Cl5.7 選擇翼型軸流泵設(shè)計(jì)中所用到的翼型技術(shù)資料，有的是從飛機(jī)翼型資料中得來的，有的是從水洞中研究的來的，一般飛機(jī)翼型的能量性能可能是較好的，但抗空化性能可能很差，而利用水洞對(duì)翼型進(jìn)展研究，其主要目的是尋找適用于水力機(jī)械的翼型。對(duì)翼型的要求除要求

25、升阻比大外，還要求翼型上的負(fù)荷均勻，以便改善翼型的抗空化性能。最大厚度在0.45-0.5l處的翼型負(fù)荷分布均勻，最小壓力較高，有利于改善葉柵的抗空化性能。選擇翼型的原那么：1) 要求設(shè)計(jì)出來的葉輪效率高2) 要求設(shè)計(jì)出來的葉輪抗空化性能良好。本設(shè)計(jì)選擇NACA44-06翼型。NACA44-06翼型是用四位數(shù)表示的。第一位數(shù)表示翼型骨線的長(zhǎng)度，即翼型骨線到翼弦的最大距離，以弦長(zhǎng)的百分比表示，第二位數(shù)表示最大彎度離翼型前緣的距離，以弦長(zhǎng)的十分之幾表示，而后兩位數(shù)是以弦長(zhǎng)的百分比表示的葉片厚度。NACA44翼型的坐標(biāo)數(shù)據(jù)可從表3中查到表內(nèi)b的數(shù)值如果為“，那么表示b位于翼弦下，反之，如果b的數(shù)值為“

26、+，那么表示b位于翼弦上面。表3 NACA44翼型坐標(biāo)各個(gè)截面的翼型實(shí)際坐標(biāo)換算如下表所示：表4 截面1翼型X1百分比X1實(shí)際長(zhǎng)h1百分比h1實(shí)際長(zhǎng)b1百分比b1實(shí)際長(zhǎng)0-1.252.086251.252.08625-0.64-1.068162.54.17251.883.13772-0.79-1.3185158.3452.794.65651-0.82-1.368587.512.51753.535.89157-0.73-1.218371016.694.156.92635-0.6-1.00141525.0355.158.59535-0.25-0.417252033.385.99.84710.120

27、.200282541.7256.4210.714980.460.767743050.076.7611.282440.741.235064066.766.911.51611.11.83595083.456.5510.931951.242.0695660100.145.859.763651.272.1196370116.834.858.094651.161.9360480133.523.565.941640.911.5187990150.211.963.271240.490.8178195158.5551.051.752450.240.40056100-表5 截面2翼型X2百分比X2實(shí)際長(zhǎng)h2百分

28、比h2實(shí)際長(zhǎng)b2百分比b2實(shí)際長(zhǎng)0-1.251.8251.251.825-0.64-0.93442.53.651.882.7448-0.79-1.153457.32.794.0734-0.82-1.19727.510.953.535.1538-0.73-1.06581014.64.156.059-0.6-0.8761521.95.157.519-0.25-0.3652029.25.98.6140.120.17522536.56.429.37320.460.67163043.86.769.86960.741.08044058.46.910.0741.11.60650736.559.5631.24

29、1.81046087.65.858.5411.271.854270102.24.857.0811.161.693680116.83.565.19760.911.328690131.41.962.86160.490.715495138.71.051.5330.240.3504100-表6截面3翼型X3百分比X2實(shí)際長(zhǎng)h3百分比h3實(shí)際長(zhǎng)b3百分比b2實(shí)際長(zhǎng)0-1.251.576251.251.57625-0.64-0.807042.53.15251.882.37068-0.79-0.9961956.3052.793.51819-0.82-1.034027.59.45753.534.45133-0

30、.73-0.920531012.614.155.23315-0.6-0.75661518.9155.156.49415-0.25-0.315252025.225.97.43990.120.151322531.5256.428.095620.460.580063037.836.768.524360.740.933144050.446.98.70091.11.38715063.056.558.259551.241.563646075.665.857.376851.271.601477088.274.856.115851.161.4627680100.883.564.489160.911.14751

31、90113.491.962.471560.490.6178995119.7951.051.324050.240.30264100-表7 截面4翼型X4百分比X2實(shí)際長(zhǎng)h4百分比h4實(shí)際長(zhǎng)b4百分比b4實(shí)際長(zhǎng)0-1.251.351251.251.35125-0.64-0.691842.52.70251.882.03228-0.79-0.8539955.4052.793.01599-0.82-0.886427.58.10753.533.81593-0.73-0.789131010.814.154.48615-0.6-0.64861516.2155.155.56715-0.25-0.27025202

32、1.625.96.37790.120.129722527.0256.426.940020.460.497263032.436.767.307560.740.799944043.246.97.45891.11.18915054.056.557.080551.241.340446064.865.856.323851.271.372877075.674.855.242851.161.253968086.483.563.848360.910.983719097.291.962.118760.490.5296995102.6951.051.135050.240.25944100-表8 截面5翼型X5百分

33、比X2實(shí)際長(zhǎng)h5百分比h5實(shí)際長(zhǎng)b5百分比b5實(shí)際長(zhǎng)0-1.251.191251.251.19125-0.64-0.609922.52.38251.881.79164-0.79-0.7528754.7652.792.65887-0.82-0.781467.57.14753.533.36409-0.73-0.69569109.534.153.95495-0.6-0.57181514.2955.154.90795-0.25-0.238252019.065.95.62270.120.114362523.8256.426.118260.460.438383028.596.766.442280.740.

34、705224038.126.96.57571.11.04835047.656.556.242151.241.181726057.185.855.575051.271.210317066.714.854.622051.161.105488076.243.563.392680.910.867239085.771.961.867880.490.466979590.5351.051.000650.240.22872100-翼型的升力系數(shù)CL1與角，沖角的關(guān)系曲線如圖 7所示圖7 NACA44翼型升力系數(shù)與角，沖角的關(guān)系曲線5.8葉柵影響的修正平板葉柵修正法及確定翼型的安放角由于葉柵中鄰近翼型的相互影響

35、，葉柵中翼型的升力系數(shù)CL和單個(gè)翼型的升力系數(shù)CL1是不等的。因此，必須用一定得方法將葉柵中翼型的升力系數(shù)CL變換為單個(gè)翼型的升力系數(shù)CL1。目前常用平板直列葉柵的資料來進(jìn)展變換，或者說用平板直列葉柵的修正資料來進(jìn)展修正。平板直列葉柵的修正資料是用理論計(jì)算法得到的，它以曲線的形式給出了平板在不同安放角時(shí)平板葉柵的相對(duì)間距t/l與修正系數(shù)lp間的關(guān)系，如圖1-35所示。修正系數(shù)lp等于葉柵平板的升力系數(shù)CL與單個(gè)平板的升力系數(shù)CL1之比值，即從圖 9可見，修正系數(shù)lp與葉柵中平板的安放角和平板葉柵的相對(duì)間距t/l有關(guān)。為了借助平板葉柵的修正系數(shù)lp來修正所選用翼型的升力系數(shù)CL1，就必須把所計(jì)算

36、的葉柵變成當(dāng)量平板葉柵。當(dāng)量平板葉柵是這樣得到的如圖 8所示，通過柵內(nèi)翼型的后緣A和翼型骨線中點(diǎn)C作一直線AB，再由翼型的前緣D作翼弦AD的垂線DB，垂線DB與直線AB交于B點(diǎn)，那么直線AB組成的葉柵稱之為當(dāng)量平板葉柵。其相對(duì)間距為t/lp，t是所計(jì)算的葉柵間距，lp是當(dāng)量平板的弦長(zhǎng)。當(dāng)量平板的安放角就是AB直線與圓周方向間的夾角，有了t/lp和，就可由圖 9查出系數(shù)lp，于是就可由公式求出平板單翼型升力系數(shù)CL1。圖8 作當(dāng)量平板葉柵采用平板葉柵修正法來計(jì)算翼型時(shí)，可按下述步驟進(jìn)展：1)根據(jù)公式求出葉柵中翼型的升力系數(shù)CL；2)假定t/lp=t/l和，在以以下圖中查出lp；圖9 流體繞平板直

37、列葉柵內(nèi)平板及單平板的關(guān)系曲線3)確定ymax及ymax/l；4)根據(jù)以下公式Cl1=Cl/lp求出單個(gè)翼型的升力系數(shù)CL1；5根據(jù)求出的CL1在圖 7中選取翼型并找出翼型的沖角。選取翼型的ymax/l與上面確定的ymax/l不宜相差太大，以免由于翼型的加厚或減薄算出的沖角偏離最優(yōu)沖角過遠(yuǎn)；6按和l/t畫出翼型，然后畫出當(dāng)量平板。隨后按求得的當(dāng)量平板葉柵相對(duì)間距t/lp和平板安放角在圖 9中查出lp，于是又一次的把CL1計(jì)算出來。根據(jù)這次求得CL1，再在圖 7中找出沖角。要求兩次所得的沖角極為相近即兩次所得CL1極為相近，否那么要繼續(xù)計(jì)算，通常希望沖角不大于8度。當(dāng)沖角確定后，那么翼型安放角也

38、就確定了，即。5.9抗空化性能校核泵的抗空化性能應(yīng)使葉柵的空化余量小于或等于裝置空化余量減去0.3-0.5m的裕量，或使葉柵的空化余量乘1.1-1.3的安全裕度后應(yīng)小于或等于裝置空化余量，即泵的抗空化性能應(yīng)滿足下面的要求或 可由下面的經(jīng)歷公式得到：式中 n泵的轉(zhuǎn)速Q(mào)泵的設(shè)計(jì)流量C空化比轉(zhuǎn)速，軸流泵的C為800-1100左右經(jīng)計(jì)算=2.21而裝置空化余量NPSHre=7.0m由于1.32.21=2.887所以，該泵的設(shè)計(jì)符合抗空化性能要求。5.10計(jì)算葉輪的水力效率各計(jì)算截面葉柵的水力效率可按下式進(jìn)展計(jì)算表9 葉片計(jì)算列表序號(hào)計(jì)算公式單位R1R2R3R4R51rm0.1420.1230.1030

39、.0840.0652U=m/s21.54118.62315.70612.7899.8723Vmm/s6.2966.2966.2966.2966.2964Vu2=gHt/um/s2.5302.9273.4704.2625.5215u-Vu2/2m/s20.27617.15913.97110.6587.1116m2/s2450.756334.071234.828153.23390.20670.3110.3670.4510.5910.8858()17.27620.15324.27530.58341.5099cosm0.9550.9390.9120.8610.74910(假定)()1111111cos

40、0.99980.99980.99980.99980.999812sin(m+)0.3140.3610.4270.5240.676130.2250.3060.4360.6680.770514m(選擇)0.7150.7120.7100.7050.7015 (設(shè)cos=cos)1.3361.3191.2851.2211.0716t=m0.2230.1930.1620.1320.10217lm0.16690.146320.12610.10810.095318取lm0.1670.1460.1260.1080.09519Cl=(Cl)0.3000.40360.5600.8160.824520Ymax/l取

41、定0.100.08250.0650.04750.0321ymaxmm16.712.058.195.132.8522lp1.571.451.321.180.9323Cl1=Cl/lp0.19110.27830.42420.69150.886524選NACA44-06翼型NACA44-06NACA44-06NACA44-06NACA44-06NACA44-0625()-2.11-1.0502.964.826()15.16619.10324.27533.54346.30927()21.30.90.90.92889.04593.831996.410997.098697.7645生成三維葉片厚發(fā)現(xiàn)葉片不

42、夠光滑，需要進(jìn)一步調(diào)整，需將第三個(gè)翼型的安放角增大1度并將其旋轉(zhuǎn)軸線沿頭部方向減小0.8mm，第五個(gè)翼型的安放角減小1度。再次生成的三維葉片對(duì)比光滑。將葉片在空間安裝裝配關(guān)系排列好，將每個(gè)翼型控制點(diǎn)的三維坐標(biāo)計(jì)算并表示出來如下。表10 翼型1r圓心角cosxsinyz-74.967-0.527940.863848122.6665-0.50375-71.532824.5126-67.3599-0.474370.889583126.3207-0.45677-64.861920.7361-59.5824-0.419590.913254129.6821-0.40739-57.849417.226-44

43、.0266-0.310050.952319135.2294-0.3051-43.324610.618-28.3728-0.199810.980105139.1749-0.19848-28.18444.3979-12.5967-0.088710.996068141.4416-0.08859-12.5802-1.33753.22930.0227420.999741141.96330.022743.229022-6.466619.27460.1357370.990802140.69390.1353219.21547-11.135335.51570.2501110.968885137.58170.24

44、751135.14657-15.028543.80710.3085010.95279135.29620.3036343.11553-16.502452.64510.370740.932059132.35240.36230551.44736-17.80560.53770.4263220.910493129.290.41352558.7205-18.456468.97690.4857530.884324125.5740.46687466.29614-18.936373.31840.5163270.869638123.48870.49368970.10385-18.897677.65990.5469

45、010.85414121.28790.52004273.84603-18.85982.02680.5776540.837746118.960.5460677.54048-18.31184.30760.5937150.828868117.69920.55944579.44112-17.855486.85770.6116740.818688116.25370.57423981.5419-16.333285.09080.5992310.82577117.25930.56400880.08908-14.752783.10360.5852370.833581118.36860.55239778.4403

46、2-14.044879.15270.5574130.848626120.50490.52899375.11699-12.944475.03150.5283910.863619122.6340.50414471.58849-12.110570.93470.499540.877803124.6480.47902268.02111-11.179662.71580.4416610.904043128.37410.42744160.69666-9.82754.42440.383270.927447131.69740.37395653.1017-8.35346.230.3255630.947471134.

47、54080.31984345.41765-6.903537.98750.2675180.96443136.94910.26433837.53602-5.235621.64850.1524540.988401140.3530.15186421.56474-1.73035.38290.0379080.999282141.8980.0378995.3816112.0658-10.7123-0.075440.997156141.5961-0.07537-10.70216.1284-26.8555-0.189120.982169139.4681-0.188-26.695710.4093-42.9498-

48、0.302460.954606135.554-0.29787-42.297914.8842-58.9706-0.415290.915001129.9301-0.40345-57.290119.6499-67.0173-0.471950.890682126.4769-0.45463-64.55722.0935-74.967-0.527940.863848122.6665-0.50375-71.532824.5126表11 翼型2r圓心角cosxsinyz-66.7357-0.542570.856386105.3355-0.51634-63.509328.671-60.3286-0.490480.

49、882109108.4994-0.47105-57.938724.8646-53.8888-0.438120.905551111.3827-0.42424-52.181321.1526-40.8455-0.332080.945367116.2802-0.32601-40.098914.2012-27.6713-0.224970.974801119.9005-0.22308-27.43857.6277-14.3335-0.116530.993218122.1658-0.11627-14.30111.5267-0.8975-0.00730.999973122.9967-0.0073-0.89749

50、-4.290812.73490.1035360.994645122.34130.10335112.71216-9.541426.59640.2162310.976713120.13570.2145526.38963-14.130533.6580.2736420.962793118.42350.2702433.23952-16.047140.81780.3318520.945441116.28920.32579540.07273-17.680248.07580.390860.924582113.72350.38098446.86101-19.029855.4320.4506670.9001571

51、10.71930.43556653.57459-20.09659.22280.4814860.886308109.01580.46309756.96092-20.456462.98450.5120690.871733107.22310.48998260.26779-20.595266.93890.5442190.855532105.23040.5177563.68323-20.483268.93440.5604420.84702104.18350.53156165.38199-20.221871.22430.5790590.836978102.94830.54723767.31014-19.1

52、169.8180.5676260.84318103.71110.53763266.12872-17.670568.21530.5545960.850113104.56390.526664.77178-16.797964.7190.5261710.864737106.36260.50222661.77376-15.58761.28460.4982490.878421108.04580.47788858.78022-14.503457.72290.4692920.891889109.70230.45225555.62734-13.481550.66120.411880.91637112.71350

53、.40033349.2409-11.564943.56690.3542020.937923115.36460.34684242.66162-9.742836.50520.296790.95628117.62250.29245235.97163-7.826229.47630.2396450.971422119.4850.23735829.19497-5.815115.51670.1261520.992053122.02260.12581815.47558-1.50951.65520.0134570.999909122.98890.0134571.655153.0796-12.1735-0.098

54、970.995106122.3981-0.09881-12.15367.7633-25.9041-0.21060.977905120.2823-0.20905-25.71312.7303-39.5692-0.32170.948699116.69-0.31618-38.890217.8864-53.1688-0.432270.908019111.6863-0.41893-51.528423.2315-59.9686-0.487550.883483108.6685-0.46846-57.620925.904-66.7357-0.542570.856386105.3355-0.51634-63.50

55、9328.671表12 翼型3r圓心角cosxsinyz-56.1717-0.545360.85494388.05908-0.51872-53.428431.7778-54.4614-0.528750.86343888.93407-0.50446-51.958930.4844-51.046-0.495590.87968790.60778-0.47555-48.981927.9016-44.1511-0.428650.90952793.68129-0.41564-42.811422.8707-35.3555-0.343260.94166396.99133-0.33656-34.665316.90

56、63-24.6005-0.238840.971613100.0761-0.23658-24.367310.0722-13.7645-0.133640.991084102.0817-0.13324-13.72363.5106-2.7375-0.026580.999647102.9636-0.02657-2.73718-2.73128.49350.0824610.996602102.650.0823688.483878-8.48218.08820.1756140.98462101.41580.17471217.99537-12.854225.90.2514560.96855199.760760.2

57、4881525.62792-16.001931.91410.3098460.95238198.095210.30491231.4059-18.003137.98690.3688050.93275996.074160.36050137.13159-19.980143.18590.4192810.91338294.078350.40710341.93166-21.112847.39720.4601670.89597892.285770.44409845.74207-22.155950.61410.4913990.88167490.812380.4718648.60156-22.523553.528

58、10.519690.86797389.401220.49661151.15097-22.896355.69170.5406960.85735188.307110.51473353.01749-22.888758.70430.5699450.84193186.718880.53958555.5773-22.415156.73090.5507850.85211487.767710.52335753.90574-20.546755.0320.5342910.8606388.644860.50923152.45081-19.557652.52310.5099330.87277789.896050.48

59、811950.27623-18.465949.73870.48290.88565291.222160.4643547.828-17.097545.86970.4453370.90246692.953960.43076244.36848-15.404240.87410.3968360.92228994.995720.38650239.80972-13.784734.99590.3397660.94283397.111760.33326634.32645-11.461429.06660.28220.96044598.925850.27846928.68234-9.280121.5890.20960

60、20.978114100.74570.20807121.43127-5.388611.55530.1121870.993714102.35250.11195211.53108-2.04590.18120.0017590.999998102.99980.0017590.18123.4225-11.2537-0.109260.994037102.3858-0.10904-11.23138.7871-22.6354-0.219760.97595100.5228-0.218-22.453614.2029-33.854-0.328680.94646997.48635-0.32279-33.247720.