[发明专利]离心泵仿波浪形叶顶间隙的设计方法

说明书

本发明公开了离心泵仿波浪形叶顶间隙的设计方法，具体按照以下步骤实施：步骤1，设计波浪形参数模型；步骤2，以叶顶间隙作为最小直径进行计算，得到仿生波浪形间隙波形；步骤3，计算波浪形函数曲线布置周期；步骤4，对叶轮叶片叶顶型线进行全尺寸设计；步骤6，将叶片出口及进口叶顶所对应泵盖内壁进行设计；步骤7，检查叶顶间隙是否满足装配要求。本发明仿生波浪型叶顶间隙通过增加叶顶垂向的壁面切应力，使得泄漏流穿越叶顶间隙的阻力增加，能有效抑制泄漏流动。

技术领域

本发明属于流体机械设计方法技术领域，具体涉及离心泵仿波浪形叶顶间隙的设计方法。

背景技术

流体机械在国民经济的各个部门和社会生活各领域都得到极为广泛的应用，而且技术越发展，流体机械的应用也越广泛，作用越大。离心泵作为流体输送系统中的核心设备，具有结构紧凑、扬程和效率高等优点，在军事及工农业领域中被广泛应用，其中半开式离心泵具有扬程高、维护方便、便于输送粘性较大流体等特点而备受青睐。

半开式离心泵叶轮没有前盖板，由于叶轮是转动部件，叶片叶顶与泵盖内壁之间存在一定间隙，在离心泵工作过程中，叶片正背面存在压差，导致流体从高压侧向低压侧通过叶顶间隙回流，这部分流体最终未通过出口流出，只是在整个腔体内往复回流，消耗能量，另外通过叶顶间隙泄漏的泄漏流会与主流形成泄漏涡，让叶轮内流动情况变得复杂，增加了各部件水力损失，使离心泵的扬程和效率下降，会对离心泵的安全运行产生不利影响。

发明内容

本发明的目的是提供离心泵仿波浪形叶顶间隙的设计方法，通过提高泄漏流的流动阻力，达到减少泄漏的目的。

本发明所采用的技术方案是，离心泵仿波浪形叶顶间隙的设计方法，具体按照以下步骤实施：

步骤1，设计波浪形参数模型；

步骤2，以叶顶间隙作为最小直径进行计算，得到仿生波浪形间隙波形；

步骤3，计算波浪形函数曲线布置周期；

步骤4，将沿着叶轮出口边至叶片出口边所对应的泵盖内壁处型线设计为直线；

步骤5，参照步骤2的波形方程，对叶轮叶片叶顶型线进行全尺寸设计，以叶片出口处叶顶为波形函数起点，以叶片进口处叶顶为波形函数终点，均匀布置步骤3中计算得到的T周期数波浪形叶顶型线；

步骤6，将叶片出口及进口叶顶所对应泵盖内壁，参照步骤2的波形方程，以出口处叶顶对应内壁为波形函数起点，进口处叶顶对应内壁为波形函数结束点，均匀布置步骤3中计算得到的T周期数波浪形内壁型线；

步骤7，检查叶顶间隙是否满足装配要求。

本发明的特点还在于：

步骤1中，波浪形参数模型如下式(1)所示：

D_z＝D_m+Hcos(2πz/ψ)

D_m＝(D_min+D_max)/2                                      (1)

式中：

D_min——波浪最小直径

D_max——波浪最大直径

D_m——波浪平均直径

Ψ——波长

H——幅值

其中，最优形状参数为ψ/D_m＝2，H/2D_m＝0.18。

步骤2中的波形方程如下式(2)所示：