[发明专利]一种仿生离心泵叶片

说明书

本发明提供了一种仿生离心泵叶片，在叶片背面设有仿生结构，所述仿生结构包括若干列球状凹坑，每列球状凹坑均沿所述叶片的宽度方向布置，所述仿生结构的起始位置布置于距所述叶片进口边1/3 L处，其中L为所述叶片的长度，所述叶片工作时，低速流体将形成涡旋积聚于所述球状凹坑的内部。本发明降低了壁面剪应力引起的相应流动损失，提高了叶轮的工作效率与叶片的使用寿命。同时，仅需在叶片背面的中部布置仿生结构，仿生结构的造型区域小，减少加工量，利于加工，降低成本。

技术领域

本发明涉及节能减排领域的叶片造型技术，尤其涉及一种仿生离心泵叶片。

背景技术

离心泵属于典型的叶片式流体机械，主要由吸入室、叶轮、压出室等部分组成，而叶轮作为离心泵的核心部分，在离心泵的能量转换过程中起至关重要的作用，其设计的优劣直接决定了离心泵的水力性能好坏。与此同时，离心泵的能效与噪声等社会效应在现今全社会呼吁节能减排的大环境下也越来越受到使用者的关注，因此人们对相应离心泵的设计方法提出了新的需求。然而，目前现有的叶轮的模型库陈旧，水力设计方法正发展到瓶颈阶段，新型的水力设计方法往往局限于特定模型，从水力设计阶段出发费时费力。因此目前工程实际中多采用改造现有模型造型结构的方法，可实现节能减排同时缩短生产周期。

现有技术公开了在离心泵圆柱叶片的基础上，在其叶片背面中部设置整流凸部以优化离心泵叶片背面流线，减小背面脱流或回流现象，从而达到提高离心泵工作效率的目的。但该设计使得简单的圆柱叶片设计过程复杂化，且难以应用于扭曲叶片。

发明内容

针对现有技术中存在不足，本发明提供了一种仿生离心泵叶片，以降低离心泵工作中叶片与流体介质间的摩擦阻力。

本发明是通过以下技术手段实现上述技术目的的。

一种仿生离心泵叶片，在叶片背面设有仿生结构，所述仿生结构包括若干列球状凹坑，每列球状凹坑均沿所述叶片的宽度方向布置，所述仿生结构的起始位置布置于距所述叶片进口边1/3L处，其中L为所述叶片的长度，所述叶片工作时，低速流体将形成涡旋积聚于所述球状凹坑的内部。

优选地，所述仿生结构的终止位置与起始位置的距离不大于1/3L。

优选地，所述仿生结构包括多个主列球状凹坑和多个次列球状凹坑，所述主列球状凹坑与所述次列球状凹坑交错排布，所述主列球状凹坑中设有五个球状凹坑，所述次列球状凹坑中设有四个球状凹坑。

优选地，所述球状凹坑的球心位于所述叶片的背面上。

优选地，所述仿生结构中从起始位置起，第n列球状凹坑所在过流断面与所述叶片表面的交线长度记为L_n，第n列球状凹坑中的所述球状凹坑的半径为

优选地，所述仿生结构中从起始位置起，第n列球状凹坑中每相邻两个所述球状凹坑的球心距离相同，均为d_n＝4R_n；所述主列球状凹坑中心的所述球状凹坑的球心位于所述叶片中线3上；所述次列球状凹坑中间两个所述球状凹坑的球心对称分布在所述叶片中线3的两侧。

优选地，所述仿生结构中从起始位置起，第n列球状凹坑与第n+1列球状凹坑间的距离为D_n＝2.5R_n。

本发明的有益效果：

1)本发明在叶片背面设置仿生结构，该仿生结构包括若干列球状凹坑，每列球状凹坑均沿叶片的宽度方向布置，仿生结构位于叶片背面的中部，相比于现有技术中无仿生单元结构的叶片表面，小流量工况下壁面剪应力同比降低约5％，大流量工况下壁面剪应力同比降低10％以上，因此，本发明降低了壁面剪应力引起的相应流动损失，提高了叶轮的工作效率与叶片的使用寿命。同时，仅需在叶片背面的中部布置仿生结构，仿生结构的造型区域小，减少加工量，利于加工，降低成本。