專利名稱：縫隙引流式軸流泵葉輪的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種縫隙引流式軸流泵葉輪，屬于流體機(jī)械領(lǐng)域范疇。
背景技術(shù)：
軸流式水泵具有流量大、揚(yáng)程低的特點(diǎn)，特別在流域調(diào)水、農(nóng)田灌溉、防洪排澇、市 政供水、電廠水循環(huán)等領(lǐng)域應(yīng)用廣泛，而我國正在實(shí)施的南水北調(diào)工程中的新建泵站，大都 需要采用軸流式水泵。軸流式水泵在設(shè)計(jì)工況點(diǎn)時(shí)效率較高，但高效范圍窄、有不穩(wěn)定運(yùn)行 區(qū)域。軸流式水泵在實(shí)際運(yùn)行過程中，往往偏離設(shè)計(jì)工況點(diǎn)，在葉輪的背面容易產(chǎn)生邊界層 流動(dòng)分離而形成回流，如圖1所示。邊界層的流動(dòng)分離、導(dǎo)致引起很大的尾渦阻力，而且尾 渦阻力往往是邊界層未產(chǎn)生流動(dòng)分離所受摩擦阻力的幾十倍，造成過多能量的損失，直接 影響水泵的效率。由此可見，在一定來流攻角下，控制葉片背面的邊界層的流動(dòng)分離，可以 有效提高葉輪的工作性能，從而有助于提高軸流式水泵全工況性能。因此，設(shè)計(jì)一種有效消 除流動(dòng)分離而引起的尾渦阻力的軸流式葉輪，尤其重要。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于針對已有技術(shù)存在的缺陷，提供一種縫隙引流式軸流泵葉輪， 提高軸流式水泵全工況性能，消除由于邊界層分離而引起的回流等流動(dòng)結(jié)構(gòu)，避免不必要 的能量損失，從而提高葉輪的工作效率。為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用下述技術(shù)方案
一種縫隙引流式軸流泵葉輪，包括輪轂以及固定在輪轂上的葉片，每個(gè)葉片開有一 道縫隙，將葉片分割為前葉片和后葉片。所述葉片的縫隙位置位于靠近葉片前緣5 40%弦長范圍內(nèi)。所述縫隙的流動(dòng)方向即縫隙過流面的平均法線方向與輪轂的軸線成1(Γ60°的夾角。所述縫隙的流動(dòng)方向即縫隙過流面的平均法線方向與所在翼型的弦線成1(Γ60° 的夾角。所述葉片的縫隙的流道方向應(yīng)順應(yīng)流體在葉輪中的流動(dòng)方向。所所述葉片的縫隙中線面為近似于垂直輪轂的空間曲面，由前葉片后緣及后葉片 前緣的形狀決定。所述葉片的縫隙寬度尺寸為0. 5^3倍的葉片最大厚度尺寸。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比較，具有如下顯而易見的突出實(shí)質(zhì)性特點(diǎn)和顯著優(yōu)點(diǎn)在 葉片背面的邊界層發(fā)生流動(dòng)分離之前，利用通過縫隙的流體使葉片背面原先的邊界層被帶 到主流中去，從而形成新的邊界層，它能承受流體的逆壓力梯度避免產(chǎn)生流動(dòng)的分離。本發(fā) 明的縫隙引流式結(jié)構(gòu)可以有效消除由于流動(dòng)分離產(chǎn)生的尾渦阻力，從而提高了葉輪的工作 效率，特別是軸流式水泵在非設(shè)計(jì)工況點(diǎn)的效率，最終保證了軸流式水泵的全工況性能。


圖1傳統(tǒng)軸流式水泵葉輪葉片邊界層流動(dòng)分離產(chǎn)生尾渦區(qū)的流場示意圖； 圖2縫隙引流式軸流泵葉輪結(jié)構(gòu)示意圖3縫隙引流式軸流泵葉輪葉片結(jié)構(gòu)示意圖； 圖4采用縫隙引流式葉輪葉片后的流場示意圖。
具體實(shí)施例方式為了使本發(fā)明實(shí)現(xiàn)的技術(shù)手段及其功效易于理解認(rèn)識，下面優(yōu)選實(shí)施例結(jié)合附圖 進(jìn)一步闡述本發(fā)明。實(shí)施例一 參見圖2和圖3，本縫隙引流式軸流泵葉輪，包括輪轂1以及固定 其上的葉片2，所述葉片中間開有縫隙6，從而將葉片2分割為前葉片3和后葉片4。實(shí)施例二 本實(shí)施例與實(shí)施例一基本相同，特別之處如下參照附圖2和附圖3，軸 流式水泵的葉輪由輪轂1和固定在其上面的葉片2構(gòu)成，其中葉片2均布在輪轂1上，葉片 2的數(shù)量可以為三、四片或其他數(shù)量，主要根據(jù)泵的設(shè)計(jì)要求來選定葉片數(shù)量。本實(shí)施例的葉輪可以為油脂砂、樹脂砂或糊金砂鑄造葉輪，或者精密鑄造的葉輪， 也可以為金屬加工葉輪或者焊接葉輪。此外，本實(shí)施例的思想除使用在軸流式水泵的葉輪 上，也可用于離心式或者混流式葉輪葉片。無論是哪種葉輪葉片，縫隙6的開口方向應(yīng)順應(yīng) 流體的流動(dòng)方向，同時(shí)位置于距離葉片前緣5、0%弦長范圍內(nèi)。本實(shí)施例的葉輪，通過對葉片2進(jìn)行開縫處理，將葉片2分割為前葉片3和后葉片
4?？p隙6的流道方向要順應(yīng)流體的流動(dòng)方向，縫隙6開口位置位于葉片2的前緣5距離為
5、0%弦長處，縫隙6沿流動(dòng)方向縫隙過流面的平均法線方向與所在翼型平面內(nèi)的弦線夾 角為1(Γ60°，縫隙6沿流動(dòng)方向縫隙過流面的平均法線方向與與輪轂1的軸線成1(Γ60° 的夾角，縫隙6中線面為近似于垂直輪轂1的空間曲面，由前葉片3后緣及后葉片4前緣的 形狀決定，縫隙6的寬度尺寸取值范圍在0. 5^3倍的葉片最大厚度尺寸。軸流式水泵在最優(yōu)工況點(diǎn)處的效率最佳，但一般使用過程中，軸流式水泵往往在 非設(shè)計(jì)工況點(diǎn)處運(yùn)作。傳統(tǒng)的軸流式葉輪在轉(zhuǎn)動(dòng)過程中，流體經(jīng)常在通過葉片前緣5之后 不久便產(chǎn)生邊界層的流動(dòng)分離從而影響葉片的工作效率，如圖1。而通過采用開縫處理，部 分流體通過縫隙6進(jìn)入到葉輪的流道中，從而形成新的邊界層，它能夠承受流體的逆壓力 梯度，消除了邊界層的流動(dòng)分離，如圖4所示。由于分離區(qū)的消失，流動(dòng)阻力大大降低，從而 可以提升軸流式水泵的全工況性能。
權(quán)利要求
1.一種縫隙引流式軸流泵葉輪，包括輪轂(1)以及固定其上的葉片(2)，其特征在于所 述葉片中間開有縫隙(6)，從而將葉片(2)分割為前葉片(3)和后葉片(4)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的縫隙引流式軸流泵葉輪，其特征在于所述縫隙(6)位于靠近 葉片(2)的前緣(5)的5、0%弦長位置處。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的縫隙引流式軸流泵葉輪，其特征在于所述縫隙(6)的流動(dòng)方 向即縫隙過流面的平均法線方向與輪轂(1)的軸線成10飛0°的夾角。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的縫隙引流式軸流泵葉輪，其特征在于所述縫隙(6)的寬度為 葉片(2)最大厚度的0. 5 3倍。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的縫隙引流式軸流泵葉輪，其特征在于所述縫隙(6)的流道方 向應(yīng)順應(yīng)流體在葉輪中的流動(dòng)方向。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的縫隙引流式軸流泵葉輪，其特征在于所述縫隙(6)的流動(dòng)方 向即縫隙過流面的平均法線方向與所在翼型的弦線成10飛0°的夾角。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的縫隙引流式軸流泵葉輪，其特征在于所述縫隙(6)中線面為 近似于垂直輪轂(1)的空間曲面，由前葉片(3)后緣及后葉片(4)前緣的形狀決定。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種縫隙引流式軸流泵葉輪。它包括輪轂及固定在輪轂上的葉片，葉片開有引流用的縫隙。當(dāng)流體通過縫隙，在葉片的背面產(chǎn)生新的邊界層，它能夠承受流體的逆壓力梯度而有效消除邊界層的流動(dòng)分離，從而降低能量的損失，保證了軸流式水泵在全工況下具有較高的效率。
文檔編號F04D29/18GK102062116SQ201010607889
公開日2011年5月18日 申請日期2010年12月28日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月28日
發(fā)明者張睿, 朱兵, 陳紅勛, 魏培茹 申請人:上海大學(xué)