[发明专利]一种非光滑表面的离心泵叶轮及其效率和噪声协同提升设计方法

说明书

本发明提供一种非光滑表面的离心泵叶轮及其效率和噪声协同提升设计方法，包括：盖板，所述盖板的中心部位具有一进口；多个叶片，多个所述叶片环绕所述进口设置于所述盖板的一侧，多个所述叶片间隔分布，至少部分所述叶片的工作面上具有用于减阻的第一非光滑表面结构；至少部分相邻所述叶片之间对应的所述盖板上设有用于减阻的第二非光滑表面结构。本发明通过在叶轮处设置非光滑结构优化，达到提高离心泵性能，降低泵内脉动以及降低振动噪声的效果。

技术领域

本发明涉及离心泵技术领域，特别涉及一种非光滑表面的离心泵叶轮及其效率和噪声协同提升设计方法。

背景技术

仿生结构的研究开始于20世纪40年代，人们发现生物特殊的体表结构能显著提高其适应环境的能力。在早期主要关注仿生结构减阻能力的应用，并在石油输送和航运领域成功应用。直到20世纪90年代初，人们发现仿生结构对流动噪声也具有控制作用，由此兴起了对仿生结构研究的又一浪潮。目前国外正在进行在空客的航空发动机上应用仿生结构降低噪声的研究。风力机的仿生降噪应用目前也已取得一定成果。

经检索，与本发明相关的专利申请有：《一种基于鲨鱼表面减阻技术的仿生叶片》，公开号：CN108980101A，其针对轴流式叶片不同位置的流场属性特点分别采用三种水力结构的减阻槽，减阻槽呈四段布置于叶片不同位置，形成整个叶片的减阻表面，虽然在一定程度上增加了泵的效率，但其对结构尺寸以及叶片表面每个位置选择何种减阻结构设计并未给出合理的正交比较，且其忽视了叶片尾缘的减阻效果。此外发明名称为《一种离心式仿生耦合泵》，公开号CN201908846U，其对泵叶片背面及工作面自进水口至出水口进行肋条状凹坑设计，但对于离心泵来说，在叶片工作面进口稍后以及靠近出口的区域是流态最不理想的地方，所以对于叶片工作面进口稍后至出口的设计是最需要注重的，而对于有盖板的叶轮来说，如果对盖板进行非光滑设计可能会让流体在流出盖板之前流态更加好，这样会有效降低泵内脉动情况，从而有效降低泵的振动噪声。

发明内容

本发明要解决的是现有技术中离心泵圆柱叶片工作面进口稍后至出口部分流态差，流体在叶轮流道内流态紊乱的技术问题。

为解决上述技术问题，本发明公开了一种非光滑表面的离心泵叶轮及其效率和噪声协同提升设计方法，包括：

盖板，所述盖板为半开式叶轮的后盖板，所述盖板的中心部位具有一进口；

多个叶片，多个所述叶片环绕所述进口设置于所述盖板的一侧表面，多个所述叶片间隔分布，至少部分所述叶片的工作面上具有用于减阻的第一非光滑表面结构；至少部分相邻所述叶片之间对应的所述盖板上设有用于减阻的第二非光滑表面结构。

进一步地，所述第一非光滑表面结构为多个间隔分布的凹坑。

进一步地，所述凹坑为圆锥形凹坑。

进一步地，所述凹坑的设计参数满足下列关系：

d＝k₁b；

h＝k₂d；

L＝k₃d；

S＝k₄d；

其中，d为凹坑的直径，b为叶片的宽度，k₁为修正系数，k₁＝0.05～0.2；h为凹坑的深度，k₂是修正系数，k₂＝0.2～0.5；L为凹坑的轴向间距，k₃是修正系数，k₃＝0.5～2；S为凹坑的径向间距，k₄＝1～3。

进一步地，所述第一非光滑表面结构在所述叶片的工作面从距离所述进口四分之一端开始至所述叶片的工作面的另一端。

进一步地，所述第二非光滑表面结构为多个间隔分布的条状沟槽。