[发明专利]一种高比转速喷水推进泵水力模型结构

说明书

一种高比转速喷水推进泵水力模型结构，属于叶片泵技术领域。这种喷水推进泵水力模型结构包括进水导流体、叶轮及导轮，进水导流体的流道中设有导流锥，叶轮和导轮的流道中设有叶片，进水导流体的流道、叶轮的流道和导轮的流道依次连通，进水导流体、叶轮和导轮具备良好的适配性。该模型结构在具体结构形式与尺寸的限定下，具有高效率、高比转速、高推力的水力性能。能够有效降低动静干涉效应，规避涡旋、空化等畸变流场；进水导流体的导流锥前缘采用圆弧结构处理，能够高效引流且减弱局部涡旋流动，导流锥尾缘尖角处理能够避免尾缘流动分离；叶轮叶片前缘向前突起，有助于隔断叶片前缘空化云，改善局部流动。

技术领域

本发明涉及一种高比转速喷水推进泵水力模型结构，属于叶片泵技术领域。

背景技术

喷水推进泵是一种新颖的水下航体推进方式，它利用推进泵喷出水流的反作用力推动航体前进。随着高端航体对于高转速、大推力的喷水推进泵诉求的日益增加，为了突破国外产品垄断和技术封锁，对高转速、大推力的喷水推进泵进行有效的水力设计研发是十分必要的。

一般用无量纲化的汽蚀比转速来综合衡量喷水推进泵的性能，即转速越高、推力越大的喷水推进泵的汽蚀比转速越大，反之，则汽蚀比转速越小。一般地，以1300汽蚀比转速为喷水推进泵的持续工作限制线。目前多数公开文献中的喷水推进泵的汽蚀比转速均低于1300，而汽蚀比转速均高于1300的喷水推进泵结构甚为罕见。

与低汽蚀比转速的喷水推进泵结构不同的是，空化及涡旋畸变的规避是高比转速喷水推进泵设计的最大挑战。且在喷水推进泵的结构设计中，对于给定的设计参数时，如何在多重约束情况下实施喷水推进泵结构的研发仍面临着巨大挑战。

因此，亟待一种多源约束条件下高转速、大推力的高比转速水推进泵水力模型结构。

发明内容

为了解决上述高比转速水推进泵水力设计存在的问题，本发明提供一种高比转速喷水推进泵水力模型结构，该结构应在具体结构形式与尺寸的限定下，具有高效率、高比转速、高推力的水力性能。

本发明采用的技术方案是：一种高比转速喷水推进泵水力模型结构，包括导流锥式的进水导流体、诱导轮式的叶轮及轴流式的导轮，所述进水导流体的流道中设有六个在中心轴线的圆周方向均匀分布的导流锥，所述叶轮的流道中设有两个在中心轴线的圆周方向均匀分布的叶轮叶片，所述导轮的流道中设有五个在中心轴线的圆周方向均匀分布的导轮叶片；所述进水导流体的流道、叶轮的流道和导轮的流道依次连通；所述两个叶轮叶片的叶轮与六个导流锥的进水导流体和五个导轮叶片的导轮相互匹配。

所述进水导流体采用固定结构，在进水导流体的中心轴线处设有转轴穿过的孔，进水导流体的轴向长度为L₁、流道进口宽度为b₁、流道进口直径为d₀，转轴的直径为d₁；进水导流体的流道型线包含三段圆弧线段，圆弧的半径依次为R₁，R₂，R₃；所述导流锥整体呈渐缩式结构，导流锥前缘为圆弧结构，前缘叶根和叶顶处圆弧半径依次为r₁，r₂，导流锥尾缘为尖角结构，尾缘叶根和叶顶处所对应角度依次为A₁，A₂；其中，L₁=280~320 mm，b₁=110~130 mm，d₀=420~480 mm，d₁=45~55 mm，R₁=45~55 mm，R₂=45~55 mm，R₃=45~55 mm，r₁=4~8 mm，r₂=3~7mm，A₁=13~22°，A₂=11~20°。