单个叶片的三维图，该方格网保角变换方法出自《栗设 计手册》；
[0135] 根据所述轮毂形状及尺寸，采用绕轴线旋转方法，得到轮毂的三维图，所述轮毂形 状采用圆锥设计；
[0136]将所述单个叶片的三维图与所述轮毂的三维图按照空间对应关系合并，得到单叶 片的叶轮三维图；
[0137]在所述单叶片的叶轮三维图上补全其它叶片，从而得到完整的叶轮三维图（参见 图1和图2)，设计完成。
[0138]设计完成后，为验证设计目标流量，扬程，功率是否与实际结果相符，采用CFD(计 算流体力学方法)方法验证。不满足设计要求时，采用D0E(实验设计优化)方法修正所述队2、 所述队 2、所述&2，所述&2在正负7°的范围内调整，所述队2在正负5°的范围内调整，所述β〇 2 在正负3°的范围内调整(参见《栗设计手册》），调整后，所述β〇2 = 41°，所述心=51°，所述- = 61。。
[0139] 本实施例通过使用流线法的水力设计方法设计轴流式结构的叶轮，这样，得到的 叶轮既具有轴流式叶轮的易加工、易安装及后期保养费用低等特点，同时又具有混流式叶 轮的比转速高的特点，从而提高了叶轮的适用范围。
[0140] 以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和 原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
【主权项】
1. 一种喷水推进累叶轮的设计方法，所述叶轮（1)采用轴流式结构，其特征在于，所述 叶轮(1)采用流线法的水力设计方法，所述采用流线法的水力设计方法的步骤如下： 确定所述叶轮（1)的设计目标参数:流量Q、扬程H、转速η、机械效率rim、容积效率I1V、总功 率P、轮穀形状及尺寸、叶顶入流角抗1、叶顶处叶片宽度b。、叶中处叶片宽度be、叶根处叶片 宽度bh; 依据流量相似公式确定所述叶轮(1)的直径D，计算公式为：其中，Q的单位为m3，D的单位为m，K = nD; 确定所述叶轮(1)的叶顶进口圆周速度UdI，计算公式为：其中，d。功所述叶轮(1)的进口叶顶直径，cIdi = D; 确定所述叶轮(1 )的理论轴向速度Cml，计算公式为：> 确定所述叶轮(1)的叶中进口圆周速度化1，计算公式为：其中，山功所述叶轮（1)的进口叶中直径，del = (dni+dhi) /2，dh功所述叶轮（1)的进口叶 根直径，dhi = 0.27*d〇i; 确定所述叶轮(1)的叶中处入流角托1，计算公式为：确定所述叶轮(1)的叶根进口圆周速度化1，计算公式为：确定所述叶轮(1)的叶根处入流角扣1，计算公式为：) 确定所述叶轮(1)的理论流量化，计算公式为：确定所述叶轮(1 )的叶顶处轴面速度Cm2。；其中，d〇2为所述叶轮（1)的出口叶顶直径，d〇2 = D，dh2为所述叶轮（1)的出口叶根直径， dh2 = 0.6*d〇2; 确定所述叶轮(1)的比转速ns，计算公式为：确定喷水推进累的总效率％胃，计算公式为：其中，相对流量Qref = ：Lkg/m3; 确定所述叶轮(1)的水力效率％，计算公式为：其中，山2为所述叶轮(1 )的出口叶中直径，山2 = ( d〇2+dh2 ) /2 ; 确定所述叶轮(1 )的叶根处出口角扣2，计算公式为：根据所述轮穀形状、所述叶顶处叶片宽度b。、所述叶中处叶片宽度be、所述叶根处叶片 宽度bh、所述进口叶顶直径dol、所述进口叶中直径del、所述进口叶根直径dhl、所述出口叶顶 直径山2、所述出口叶中直径山2、所述出口叶根直径dh2,分别画出叶顶处方格图、叶中处方格 图和叶根处方格图； 根据所述叶顶入流角0。1、所述叶中处入流角Pel、所述叶根处入流角说1、所述叶顶处出 口角0。2、所述叶中处出口角私2、所述叶根处出口角扣2、W及所述叶顶处叶片宽度b。、所述叶 中处叶片宽度be、所述叶根处叶片宽度bh，分别在所述叶顶处方格图、所述叶中处方格图和 所述叶根处方格图上画出工作面型线，对应得到叶顶处叶片的工作面型线图、叶中处叶片 的工作面型线图和叶根处叶片的工作面型线图； 根据叶片数Z与比转速ns的关系，确定所述叶轮(1)的叶片数Z; 根据转速η、叶片数Z、叶轮直径D及总功率P，确定叶片叶根处最大厚度Tmax; 根据叶片叶根处最大厚度Tmax，在所述叶顶处叶片的工作面型线图、所述叶中处叶片 的工作面型线图和所述叶根处叶片的工作面型线图上分别画出叶片的背面型线，对应得到 叶顶处叶片的双面型线图、叶中处叶片的双面型线图和叶根处叶片的双面型线图； 将所述叶顶处叶片的双面型线图、所述叶中处叶片的双面型线图和所述叶根处叶片的 双面型线图分别在各自的叶片前缘和尾缘处作圆弧处理，对应得到叶顶处叶片的型线图、 叶中处叶片的型线图和叶根处叶片的型线图； 根据所述叶顶处叶片的型线图、所述叶中处叶片的型线图和所述叶根处叶片的型线 图，画出单个叶片的Ξ维图； 根据所述轮穀形状及尺寸，采用绕轴线旋转方法，得到轮穀的Ξ维图； 将所述单个叶片的Ξ维图与所述轮穀的Ξ维图按照空间对应关系合并，得到单叶片的 叶轮Ξ维图； 在所述单叶片的叶轮Ξ维图上补全其它叶片，从而得到完整的叶轮Ξ维图，设计完成。2. 根据权利要求1所述的一种喷水推进累叶轮的设计方法，其特征在于，所述确定所述 叶轮(1)的直径D具体为:第一次计算时给定K在600~700间的某个初值K，然后根据该初值K 确定初始直径D，再通过所述转速η重新计算K并代入公式进行迭代计算，最后确定所述叶轮 (1)的最终直径D。3. 根据权利要求1所述的一种喷水推进累叶轮的设计方法，其特征在于，所述根据所述 轮穀形状、所述叶顶处叶片宽度b。、所述叶中处叶片宽度be、所述叶根处叶片宽度bh、所述进 口叶顶直径山1、所述进口叶中直径del、所述进口叶根直径dhl、所述出口叶顶直径山2、所述出 口叶中直径dc2、所述出口叶根直径dh2,分别画出叶顶处方格图、叶中处方格图和叶根处方 格图具体为:根据所述轮穀形状、所述叶顶处叶片宽度b。、所述叶中处叶片宽度be、所述叶根 处叶片宽度bh、所述进口叶顶直径doi、所述进口叶中直径del、所述进口叶根直径dhi、所述出 口叶顶直径山2、所述出口叶中直径山2、所述出口叶根直径dh2,采用方格网保角变换方法分 别画出叶顶处方格图、叶中处方格图和叶根处方格图。4. 根据权利要求1所述的一种喷水推进累叶轮的设计方法，其特征在于，所述分别在所 述叶顶处方格图、所述叶中处方格图和所述叶根处方格图上画出工作面型线具体为:根据 所述叶顶入流角0。1、所述叶中处入流角Pel、所述叶根处入流角扣1、所述叶顶处出口角抗2、所 述叶中处出口角托2、所述叶根处出口角扣2、W及所述叶顶处叶片宽度b。、所述叶中处叶片宽 度be、所述叶根处叶片宽度bh，采用单圆弧法光滑过渡设计方法，分别在所述叶顶处方格图、 所述叶中处方格图和所述叶根处方格图上画出工作面型线。5. 根据权利要求1所述的一种喷水推进累叶轮的设计方法，其特征在于，所述叶片数Z 与比转速ns的关系如下:_ ^其中，ns为比转速，Z为叶片数。6. 根据权利要求1所述的一种喷水推进累叶轮的设计方法，其特征在于，所述确定叶片 叶根处最大厚度Tmax具体为:根据转速η、叶片数Z、叶轮直径D及总功率P，采用DNV船级社高 速海船设计规范确定叶片叶根处最大厚度Tmax。7. 根据权利要求1所述的一种喷水推进累叶轮的设计方法，其特征在于，所述在所述叶 顶处叶片的工作面型线图、所述叶中处叶片的工作面型线图和所述叶根处叶片的工作面型 线图上分别画出叶片的背面型线具体为:根据叶片叶根处最大厚度Tmax，采用791翼型厚度 变化规律，在所述叶顶处叶片的工作面型线图、所述叶中处叶片的工作面型线图和所述叶 根处叶片的工作面型线图上分别画出叶片的背面型线。8. 根据权利要求1所述的一种喷水推进累叶轮的设计方法，其特征在于，所述圆弧处理 的规则为：圆弧直径等于0.00抓~0.008D，圆弧分别与工作面型线及背面型线相切。9. 根据权利要求1所述的一种喷水推进累叶轮的设计方法，其特征在于，所述根据所述 叶顶处叶片的型线图、所述叶中处叶片的型线图和所述叶根处叶片的型线图，画出单个叶 片的=维图具体为:根据所述叶顶处叶片的型线图、所述叶中处叶片的型线图和所述叶根 处叶片的型线图，采用方格网保角变换方法画出单个叶片的Ξ维图。10. 根据权利要求1所述的一种喷水推进累叶轮的设计方法，其特征在于，所述轮穀形 状采用圆锥设计。
【专利摘要】本发明公开了一种喷水推进泵叶轮的设计方法，叶轮采用轴流式结构，叶轮采用流线法的水力设计方法，步骤为：确定叶轮的设计目标参数；计算出叶中处入流角βc1、叶根处入流角βh1、叶顶处出口角βo2、叶中处出口角βc2、叶根处出口角βh2；画出叶顶处叶片的型线图、叶中处叶片的型线图和叶根处叶片的型线图；画出单个叶片的三维图；画出轮毂的三维图；将单个叶片的三维图与轮毂的三维图按照空间对应关系合并，得到单叶片的叶轮三维图；在单叶片的叶轮三维图上补全其它叶片，得到完整的叶轮三维图，设计完成。适用于喷水推进泵叶轮的设计。
【IPC分类】F04D29/22, F04D29/24
【公开号】CN105545798
【申请号】CN201510915637
【发明人】胡彬彬, 李健, 程哲, 杜文国, 韩海辉, 吴少龙
【申请人】武汉船用机械有限责任公司
【公开日】2016年5月4日
【申请日】2015年12月10日