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

1、軸流泵葉輪葉片設(shè)計(jì)1 軸流泵葉輪水力模型設(shè)計(jì)參數(shù)22 葉輪設(shè)計(jì)流程23 葉輪基本參數(shù)的選擇33.1 比轉(zhuǎn)速的確定33.2 葉輪外徑D和輪轂直徑dh的確定33.3 葉片數(shù)Z的選擇44 葉片各截面的葉柵計(jì)算（流線法）44.1 流線法設(shè)計(jì)葉片總體步驟54.2 分計(jì)算截面64.3 選定葉柵疏密度l/t, 計(jì)算弦長(zhǎng) l=t*l/t64.4葉片厚度y的確定74.5 確定進(jìn)口軸面速度Vm184.6 確定出口圓周速度Vu294.7確定各截面葉片進(jìn)出口角和104.8確定葉弦安放角，計(jì)算型線半徑R104.9 選擇翼型114.10 實(shí)例流程125 葉片各截面的葉柵計(jì)算（升力法）145.1 分計(jì)算截面155.2 確定

2、軸面速度Vm和葉輪環(huán)量155.3 計(jì)算和此速度與圓周速度之間的夾角165.4 選定葉片平面重疊系數(shù)m或葉柵疏密度l/t175.5 假定角185.6 求葉柵中翼型的升力系數(shù)Cl185.7 選擇翼型185.8 葉柵影響的修正平板葉柵修正法及確定翼型的安放角225.9 抗空化性能校核245.10 計(jì)算葉輪的水力效率256 葉片的繪型316.1 繪翼型圖316.2 確定葉片旋轉(zhuǎn)軸線位置336.3 做葉片的軸面投影圖336.4 在葉片軸面投影圖上做垂直于軸線的截面346.5 做木模截線346.6 生成三維葉片（如圖 23所示）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

3、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(wú)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(wú)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，但研究的方法相同，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

4、到解決。我們知道，圓柱面沿母線截開(kāi)后，可以展開(kāi)在平面上。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(wú)限平面直列葉柵），如下圖所示。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(lái)，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NPSHre<7.0m2 葉輪設(shè)計(jì)流程第一、確定轉(zhuǎn)速n和比轉(zhuǎn)速ns第二、估算泵的效率第三、確定葉輪主要結(jié)構(gòu)參數(shù)（1）確定葉輪的輪轂比；（2）葉片數(shù)Z；（3）外徑D。第四、葉片

5、的設(shè)計(jì)（流線法、升力法、）第五、葉片的繪型3 葉輪基本參數(shù)的選擇3.1 比轉(zhuǎn)速的確定已知轉(zhuǎn)速n后，就可根據(jù)公式計(jì)算出比轉(zhuǎn)速來(lái)。軸流泵的比轉(zhuǎn)速ns一般為500-1200，但根據(jù)需要，可以超出此范圍，有些資料介紹ns的范圍為400-2000.ns= =953.64489543.2 葉輪外徑D和輪轂直徑dh的確定葉輪直徑D和輪轂直徑dh應(yīng)根據(jù)軸面速度Vm的大小來(lái)確定。軸面速度Vm的可按下面式計(jì)算：Vm=0.07 =91.38625 m/s式中 Q設(shè)計(jì)流量 n轉(zhuǎn)速 Vm液體進(jìn)入轉(zhuǎn)輪以前的軸面速度輪轂比dh/D與比轉(zhuǎn)速ns有關(guān)，其值根據(jù)表1或圖 1選取:表1 輪轂比dh/D與比轉(zhuǎn)速ns的關(guān)系ns5006

6、0070080090010001100dh/D0.50-0.630.46-0.590.44-0.560.40-0.530.37-0.500.35-0.480.33-0.46圖 1 輪轂比dh/D與比轉(zhuǎn)速ns的關(guān)系曲線從圖及表中可看出，輪轂比dh/D隨比轉(zhuǎn)速ns的減小而增大，這是因?yàn)椋簽榱藴p小葉片在液流中的迎面阻力，必須使葉片后面不產(chǎn)生漩渦層，必須要使每一計(jì)算截面上圍繞翼型流動(dòng)的速度環(huán)量1相等。所以根據(jù)以上敘述，選擇輪轂比為 dh/D=0.40 0.295693 m 3.3 葉片數(shù)Z的選擇軸流泵葉輪的葉片數(shù)Z與比轉(zhuǎn)速ns有關(guān)，其統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)列于表2表2 葉片數(shù)Z與比轉(zhuǎn)速ns的關(guān)系ns500500-8

7、00>800Z65-44-3根據(jù)上表選擇葉片數(shù)Z=4 4 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，則得到一個(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(kāi)并展開(kāi)于平面上，則得到一個(gè)無(wú)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(wú)限直列葉柵這個(gè)葉柵是由許多相同的翼型組成的，當(dāng)液體流過(guò)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)行。4.1 流線法設(shè)計(jì)葉片總體

8、步驟流線法設(shè)計(jì)的總體詳細(xì)步驟如下：（1）完成第3部分中的比轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)速和葉輪外徑的確定；（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）葉片厚度計(jì)算，輪轂處最大厚度Ymax=（0.012-0.015）KD ，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

9、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（0°3°）；（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)算截面的半徑按下列各式確定：R5=dh/2+0.020D=0.118277/2+0.020×0.295693=0.06505 mR1=D/2-0.020D=0.295693/2-0.020×0.295693=0.1419326 mR3=(R1+R5)/2=0.10349 mR2=(R1

10、+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，不論葉片數(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

11、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(lái)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=（1.21.3）（l/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的確定輪轂處葉片最大厚度可按下式粗略計(jì)算Ymax=（0.012-0.015）KD = 9.7-12.1 mm式中 D葉輪外徑（m）H揚(yáng)程(m)Ymax輪轂處葉片最大厚度（m）K為材料系數(shù)，近似取K=1 輪轂處的

12、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(lái)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)行強(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

13、規(guī)律變化。葉輪環(huán)量可根據(jù)泵基本方程式求得=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，泵的效率下降的比較快，泵的高效率范圍窄。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

14、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0°3°，從輪轂到輪緣增加，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

15、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（0°3°）；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(lái)的，有的是從水洞中研究的來(lái)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)行研究，其主要目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。

16、最大厚度在（0.45-0.5）l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。選擇翼型的原則：1) 要求設(shè)計(jì)出來(lái)的葉輪效率高；2) 要求設(shè)計(jì)出來(lái)的葉輪抗空化性能良好。翼型資料詳見(jiàn)參考文獻(xiàn)葉片泵設(shè)計(jì)手冊(cè)第268-278頁(yè)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，則得到一個(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(kāi)并展開(kāi)于平面上，則得到一個(gè)無(wú)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(wú)限直列葉柵這個(gè)葉柵是由許多相同的翼型組成的，當(dāng)液體流過(guò)葉柵時(shí)，每個(gè)翼型像單個(gè)翼

17、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)行。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)算截面的半徑按下列各式確定：R5=dh/2+0.020D=0.118277/2+0.020×0.295693=0.06505 mR1=D/2-0.020D=0.295693/2-0.020×0.295693=0.1419326 mR3=(R1+R5)/2=0.10349 mR2=(R1+R3)/2=0.122711 mR4=(R5+R3)/2=0

18、.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)泵基本方程式求得=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)口處和出口處圓周速度u都是相等的，其大

19、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決定于吸入室的結(jié)構(gòu)，通常Vu1=0可從泵的基本方程式求得葉輪出口處的絕對(duì)速度的圓周方向分量Vu2 Vu1= 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，則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 葉輪出口速度三角形5.4

20、 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m<1。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，則葉柵疏密度也就可以求得了，即 在某些資料中，不是通過(guò)選m來(lái)確定l/t，而是通過(guò)圖 6所示的曲線（l/t）輪廓=f(KH)來(lái)確定輪緣處的l/t，KH按下式計(jì)算

21、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?。╨/t）輪廓=（1.21.3）（l/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將上述的已知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(lái)的，有的是從水洞中研究的來(lái)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)行研究，其主要目的是尋找適用于水力機(jī)械的翼

22、型。對(duì)翼型的要求除要求升阻比大外，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（0.45-0.5）l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。選擇翼型的原則：1) 要求設(shè)計(jì)出來(lái)的葉輪效率高2) 要求設(shè)計(jì)出來(lái)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“”，則表示b位于翼

23、弦下，反之，如果b的數(shù)值為“+”，則表示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)0-1.252.086251.252.08625-0.64-1.068162.54.17251.883.13772-0.79-1.3185158.3452.794.65651-0.82-1.368587.512.51753.535.89157-0.73-1.218371016.694.156.92635-0.6-1.00141525.0355.158.59535-0.25-0.417252033.38

24、5.99.84710.120.200282541.7256.4210.714980.460.767743050.076.7611.282440.741.235064066.766.911.51611.11.83595083.456.5510.931951.242.0695660100.145.859.763651.272.1196370116.834.858.094651.161.9360480133.523.565.941640.911.5187990150.211.963.271240.490.8178195158.5551.051.752450.240.40056100-表5 截面2翼型

25、X2百分比X2實(shí)際長(zhǎng)h2百分比h2實(shí)際長(zhǎng)b2百分比b2實(shí)際長(zhǎng)0-1.251.8251.251.825-0.64-0.93442.53.651.882.7448-0.79-1.153457.32.794.0734-0.82-1.19727.510.953.535.1538-0.73-1.06581014.64.156.059-0.6-0.8761521.95.157.519-0.25-0.3652029.25.98.6140.120.17522536.56.429.37320.460.67163043.86.769.86960.741.08044058.46.910.0741.11.606507

26、36.559.5631.241.81046087.65.858.5411.271.854270102.24.857.0811.161.693680116.83.565.19760.911.328690131.41.962.86160.490.715495138.71.051.5330.240.3504100-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)0-1.251.576251.251.57625-0.64-0.807042.53.15251.882.37068-0.79-0.9961956.3052.793.51819-0.82-1.034027.59.45

27、753.534.45133-0.73-0.920531012.614.155.23315-0.6-0.75661518.9155.156.49415-0.25-0.315252025.225.97.43990.120.151322531.5256.428.095620.460.580063037.836.768.524360.740.933144050.446.98.70091.11.38715063.056.558.259551.241.563646075.665.857.376851.271.601477088.274.856.115851.161.4627680100.883.564.4

28、89160.911.1475190113.491.962.471560.490.6178995119.7951.051.324050.240.30264100-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-

29、0.25-0.270252021.625.96.37790.120.129722527.0256.426.940020.460.497263032.436.767.307560.740.799944043.246.97.45891.11.18915054.056.557.080551.241.340446064.865.856.323851.271.372877075.674.855.242851.161.253968086.483.563.848360.910.983719097.291.962.118760.490.5296995102.6951.051.135050.240.259441

30、00-表8 截面5翼型X5百分比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.

31、766.442280.740.705224038.126.96.57571.11.04835047.656.556.242151.241.181726057.185.855.575051.271.210317066.714.854.622051.161.105488076.243.563.392680.910.867239085.771.961.867880.490.466979590.5351.051.000650.240.22872100-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

32、安放角由于葉柵中鄰近翼型的相互影響，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(lái)進(jìn)行變換，或者說(shuō)用平板直列葉柵的修正資料來(lái)進(jìn)行修正。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(jiàn)，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(lái)修正所選用翼

33、型的升力系數(shù)CL1，就必須把所計(jì)算的葉柵變成當(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(guò)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)，則直線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(lái)計(jì)算翼型時(shí)，可按下述步驟進(jìn)行：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

34、下圖中查出lp；圖 9 流體繞平板直列葉柵內(nèi)平板及單平板的關(guān)系曲線3)確定ymax及ymax/l；4)根據(jù)下列公式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(guò)遠(yuǎn)；6）按和l/t畫(huà)出翼型，然后畫(huà)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(lái)。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），否則要繼續(xù)計(jì)算，通常希望沖角

35、不大于8度。當(dāng)沖角確定后，則翼型安放角也就確定了，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（0.3-0.5）（m）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)驗(yàn)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1.3 2.21=2.88<7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)行計(jì)算表9 葉片計(jì)算列表序號(hào)計(jì)算

36、公式單位R1R2R3R4R51rm0.1420.1230.1030.0840.0652U=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()17.27620.15324.27530.58341.5099cosm0.9550.939

37、0.9120.8610.74910(假定)()1111111cos0.99980.99980.99980.99980.999812sin(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)0.3

38、000.40360.5600.8160.824520Ymax/l（取定）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()21.30.90.90.92889.04593.83

39、1996.410997.098697.7645生成三維葉片厚發(fā)現(xiàn)葉片不夠光滑，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比較光滑。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(lái)如下。表10 翼型1r圓心角cosxsinyz-74.967-0.527940.863848122.6665-0.50375-71.532824.5126-67.3599-0.474370.889583126.3207-0.45677-64.861920.7361-59.5824-0.419590.9132

40、54129.6821-0.40739-57.849417.226-44.0266-0.310050.952319135.2294-0.3051-43.324610.618-28.3728-0.199810.980105139.1749-0.19848-28.18444.3979-12.5967-0.088710.996068141.4416-0.08859-12.5802-1.33753.22930.0227420.999741141.96330.022743.229022-6.466619.27460.1357370.990802140.69390.1353219.21547-11.1353

41、35.51570.2501110.968885137.58170.24751135.14657-15.028543.80710.3085010.95279135.29620.3036343.11553-16.502452.64510.370740.932059132.35240.36230551.44736-17.80560.53770.4263220.910493129.290.41352558.7205-18.456468.97690.4857530.884324125.5740.46687466.29614-18.936373.31840.5163270.869638123.48870.

42、49368970.10385-18.897677.65990.5469010.85414121.28790.52004273.84603-18.85982.02680.5776540.837746118.960.5460677.54048-18.31184.30760.5937150.828868117.69920.55944579.44112-17.855486.85770.6116740.818688116.25370.57423981.5419-16.333285.09080.5992310.82577117.25930.56400880.08908-14.752783.10360.58

43、52370.833581118.36860.55239778.44032-14.044879.15270.5574130.848626120.50490.52899375.11699-12.944475.03150.5283910.863619122.6340.50414471.58849-12.110570.93470.499540.877803124.6480.47902268.02111-11.179662.71580.4416610.904043128.37410.42744160.69666-9.82754.42440.383270.927447131.69740.37395653.

44、1017-8.35346.230.3255630.947471134.54080.31984345.41765-6.903537.98750.2675180.96443136.94910.26433837.53602-5.235621.64850.1524540.988401140.3530.15186421.56474-1.73035.38290.0379080.999282141.8980.0378995.3816112.0658-10.7123-0.075440.997156141.5961-0.07537-10.70216.1284-26.8555-0.189120.982169139

45、.4681-0.188-26.695710.4093-42.9498-0.302460.954606135.554-0.29787-42.297914.8842-58.9706-0.415290.915001129.9301-0.40345-57.290119.6499-67.0173-0.471950.890682126.4769-0.45463-64.55722.0935-74.967-0.527940.863848122.6665-0.50375-71.532824.5126表11 翼型2r圓心角cosxsinyz-66.7357-0.542570.856386105.3355-0.51

46、634-63.509328.671-60.3286-0.490480.882109108.4994-0.47105-57.938724.8646-53.8888-0.438120.905551111.3827-0.42424-52.181321.1526-40.8455-0.332080.945367116.2802-0.32601-40.098914.2012-27.6713-0.224970.974801119.9005-0.22308-27.43857.6277-14.3335-0.116530.993218122.1658-0.11627-14.30111.5267-0.8975-0.

47、00730.999973122.9967-0.0073-0.89749-4.290812.73490.1035360.994645122.34130.10335112.71216-9.541426.59640.2162310.976713120.13570.2145526.38963-14.130533.6580.2736420.962793118.42350.2702433.23952-16.047140.81780.3318520.945441116.28920.32579540.07273-17.680248.07580.390860.924582113.72350.38098446.8

48、6101-19.029855.4320.4506670.900157110.71930.43556653.57459-20.09659.22280.4814860.886308109.01580.46309756.96092-20.456462.98450.5120690.871733107.22310.48998260.26779-20.595266.93890.5442190.855532105.23040.5177563.68323-20.483268.93440.5604420.84702104.18350.53156165.38199-20.221871.22430.5790590.836978102.94830.54723767.31014-19.1169.8180.5676260.84318103.71110.53763266.12872-17.670568.21530.5545960.850113104.56390.526664.77178