[发明专利]一种离心泵叶轮水力变型设计方法

说明书

本发明涉及一种离心泵叶轮水力变型设计方法，在叶轮轴面尺寸不变情况下，既能确保最高效率近似相等，其最高效率点对应扬程误差控制在0～4％范围内，又能确保整体效率向大流量点偏离，其根据未优化前叶轮所有设计几何参数以及其设计额定流量、设计理论扬程和转速，仅改变叶轮设计额定流量和理论扬程来获取优化后的叶轮变型几何参数，本发明通过离心泵叶轮进行变型设计，能够快速响应以满足客户对离心泵水力性能的高效区特定位置的要求，加快产品开发周期，降低成本。

技术领域

本发明属于离心泵水力性能控制技术领域，具体涉及一种离心泵叶轮水力变型设计方法，主要用于对离心泵叶轮进行变型设计，快速响应以满足客户对离心泵水力性能的高效区特定位置的要求，加快产品开发周期，降低成本。

背景技术

变型设计是企业目前广泛采用的机械设计方法。在对参数化、模块化与系列化产品变型设计之间关系进行分析研究的基础上，结合广义模块化技术，采用基于实例的设计，利用参数化设计的“自上而下”设计模式，形成了参数化、模块化、智能化相结合的系列化产品变型设计方法。在面向大批量定制的产品设计技术中，变型设计是连接企业生产和客户需求的纽带。产品变型设计是指根据客户需求和概念设计，确定定制产品设计参数信息，通过修改产品变型设计主模型的参数值和尺寸关系，生成相似的产品或零部件。变型设计方法能够提高设计效率，降低产品设计成本，保证产品质量，从而以接近大批量生产的效率和成本生产出满足客户个性化需求的产品，是实施大批量定制生产的关键技术之一。但是在泵行业中，这种变型设计方法目前尚未得到广泛应用，主要原因在于泵产品本身的复杂性，其种类丰富，且水力设计大多依靠模型换算法和速度系数法这两种较为传统的方法。传统的方法是通过大量的离心泵实验得出的数据和曲线，用统计方法得出比转速和相关性能参数、几何参数之间的关系曲线和经验或半经验公式，利用这些曲线和经验公式来设计新的离心泵。模型换算法和速度系数法受到现有模型或速度系数的局限，特别在实际应用中，运行工况点往往偏离设计工况点。

申请号为201510593425.2的一种空间导叶离心泵水力设计方法，此发明针对于空间导叶，同样也是应用贝塞尔曲线控制叶片型线的规律的方法，但是它对叶片包角只给出了一个范围，且对进出口安放角的选择依然是基于叶片本身的几何参数，如果额定设计参数变化，必然对这些优化参数进行重新计算，这无疑增加了设计中的工作量。申请号为201610291288.1的一种工作效率高的离心泵叶轮，此发明只给出了优化参数之间的关系，并未对优化参数本身给出直接的说明，虽然一定程度上能够提高叶轮工作效率，但是由于叶轮几何参数对性能影响的干涉，可能会叶轮的汽蚀性能等其他性能有所下降。

发明内容

本发明的目的是针对上述问题提供一种离心泵叶轮水力变型设计方法。本发明中引进的离心泵用变型设计技术，在叶轮轴面尺寸不变情况下，既能确保最高效率近似相等，其最高效率点对应扬程误差控制在0～4％范围内，又能确保整体效率向大流量点偏离，且后期依然可以对叶轮轴面尺寸进行切割等优化，效果显著。在实际应用中，更加符合设计目标，且设计过程操作更加简单，更容易大批量生产。

本发明涉及一种离心泵叶轮水力变型设计方法，所采用的技术方案如下：

一种离心泵用变型设计技术，包括以下步骤：根据离心泵未优化前叶轮所有设计几何参数以及离心泵设计额定流量、设计理论扬程和转速，仅改变叶轮设计额定流量和理论扬程来获取优化后的叶轮变型几何参数，所述的叶轮变型几何参数包括叶轮前盖板流线、中间流线和后盖板流线三条流线的进出口安放角、包角及叶片数，并通过三次贝塞尔曲线方程对叶轮叶片型线安放角分布规律进行控制，当比转速120<n_s<n_s′<180时，其叶轮变型几何参数满足关系如下：

a)叶轮叶片包角Φ′：

Φ——未优化前的叶轮叶片包角，rad；

Φ′——优化后的叶轮叶片包角，rad；