一种耦合仿生离心泵叶片制造技术

本发明专利技术提供一种耦合仿生离心泵叶片，包括仿生结构；所述仿生结构包括凹坑结构和锯齿结构；所述凹坑结构布置在离心泵的叶片工作面；所述凹坑结构为阵列布置的球状凹坑；所述锯齿结构布置在叶片出口处末端。以降低离心泵工作中叶频及其倍频处的噪声。在叶片工作面和叶片出口处设有仿生结构，所述仿生结构包括凹坑和锯齿两种仿生结构，所述仿生结构降低了壁面剪应力引起的相应流动损失，并通过对叶轮出口尾流区域处流场结构的影响，来减轻转子与其下级静止部件间的动静干涉效应，进而降低叶频、倍频处的声压级。

【技术实现步骤摘要】
一种耦合仿生离心泵叶片
本专利技术属于离心泵的
，尤其涉及一种耦合仿生离心泵叶片。
技术介绍
离心泵噪声包括机械振动辐射噪声与不稳定流动诱导的噪声，通常分贝较大，不仅严重危害周围工作人员的身心健康，其产生的流动噪声还会沿管路传播到远端，扩大危害范围。因此，离心泵的低噪声工作能力越来越受到人们的重视。叶轮作为离心泵的核心工作部件，其几何参数对于离心泵内部流动诱导噪声至关重要，目前针对叶轮的改型降噪集中于几何形状、几何尺寸参数等方面。然而，大量的研究表明，单纯通过改型蜗壳与叶轮几何参数所能达到的降噪效果有限，有必要研究其它降噪方法。现有技术中鲜有学者探究耦合仿生结构在降低离心泵宽频噪声方面的效果，因此能够降低叶频、倍频处的声压级的耦合仿生结构具有很大的实用价值。
技术实现思路
针对上述技术问题，本专利技术提供一种耦合仿生离心泵叶片，以降低离心泵工作中叶频及其倍频处的噪声。在叶片工作面和叶片出口处设有仿生结构，所述仿生结构包括凹坑和锯齿两种仿生结构，所述仿生结构降低了壁面剪应力引起的相应流动损失，并通过对叶轮出口尾流区域处流场结构的影响，来减轻转子与其下级静止部件间的动静干涉效应，进而降低叶频、倍频处的声压级。本专利技术通过下面技术方案实现的：一种耦合仿生离心泵叶片，包括仿生结构；所述仿生结构包括凹坑结构和锯齿结构；所述凹坑结构布置在离心泵的叶片工作面；所述凹坑结构为阵列布置的球状凹坑；所述锯齿结构布置在叶片出口处末端。上述方案中，所述凹坑结构从叶片进口方向的位置处开始布置，L为叶片长度。上述方案中，所述锯齿结构的齿距e与齿高f的无量纲比值为0.5。上述方案中，所述凹坑结构中从起始位置起，第n列球状凹坑所在过流断面与所述叶片工作面的交线长度为叶片在该处的宽度Ln，所述球状凹坑的半径为上述方案中，所述凹坑结构中从起始位置起，第n列球状凹坑中每相邻两个球状凹坑的球心距离相同均为dn＝4.5Rn。上述方案中，所述凹坑结构中从起始位置起，第n列球状凹坑与第n+1列球状凹坑间的距离为Dn＝4Rn。上述方案中，所述锯齿结构中齿宽为D/8，齿高为D/4，D为叶片出口宽度。上述方案中，所述凹坑结构为五行四列阵列布置的球状凹坑。与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：本专利技术在叶片工作面和出口处布置仿生结构，所述仿生结构包括若干球状凹坑，每列球状凹坑均沿所述叶片的宽度方向布置并在所述叶片的尾缘通过去除材料的方法，进行锯齿的切割。所述凹坑从叶片的位置处开始布置，其中L为所述叶片的长度。本专利技术仿生结构能够降低壁面剪应力引起的相应流动损失，并能够通过对叶轮出口尾流区域处流场结构的影响，来减轻转子与其下级静止部件间的动静干涉效应，进而降低叶频、轴频处的声压级。本专利技术通过凹坑结构和锯齿结构的耦合作用，叠加了二者对于离心泵降噪的效果，较单一结构有较好的降噪效果。本专利技术在叶频及其倍频处的降噪值最高可达32dB左右，甚至几乎抹平了高频噪声峰值，对总声压级OSPL的降噪效果达到了4.02dB，对离心泵有良好的降噪能力。同时，仅需在叶片工作面的局部布置仿生结构并采用切开式锯齿尾缘，模型制造工艺简单，加工量较少，利于加工，降低成本。附图说明图1为根据本专利技术实施例的一种耦合仿生离心泵叶片的结构示意图。图2为根据本专利技术中锯齿齿宽和齿高的分布示意图。图3为耦合仿生离心泵叶片实体模型图。图4为耦合仿生叶轮计算水体图。图5为凹坑结构的离心泵叶片相比于离心泵原始叶片的降噪效果图。图6为锯齿结构的离心泵叶片相比于离心泵原始叶片的降噪效果图。图7为根据本专利技术实施例的叶片相比于离心泵原始叶片的减噪效果图。附图标记：1.叶片工作面；2.凹坑结构；3.锯齿结构；4.凹坑结构的布置范围。具体实施方式下面详细描述本专利技术的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本专利技术，而不能理解为对本专利技术的限制。在本专利技术的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“轴向”、“径向”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本专利技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本专利技术的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本专利技术的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。在本专利技术中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本专利技术中的具体含义。图1、2和3所示为本专利技术所述耦合仿生离心泵叶片的一种较佳实施方式，所述耦合仿生离心泵叶片包括仿生结构；所述仿生结构包括凹坑结构2和锯齿结构3；所述凹坑结构2布置在离心泵的叶片工作面1；所述凹坑结构2为阵列布置的球状凹坑；所述锯齿结构3布置在叶片出口处末端；所述仿生结构降低了壁面剪应力引起的相应流动损失，并通过对叶轮出口尾流区域处流场结构的影响，来减轻动静干涉效应，进而降低叶频、轴频处的声压级。所述凹坑结构2从叶片进口方向的位置处开始布置，L为叶片长度。所述仿生结构的终止位置与起始位置的总距离约等于离心泵叶片出口的流场对于离心泵噪声影响较大。因此本实施例拟将仿生结构布置在叶轮出口1/3L的范围内，也就是从叶轮进口2/3L处开始布置。所述锯齿结构3的齿距e与齿高f的无量纲比值为0.5。所述仿生结构通过数值模拟的方法确定锯齿各参数，数值模拟方法包括在ProE建模软件中三维建模、在ANSYS-ICEM软件中进行网格划分、通过ANSYS-CFX计算导出偶极子噪声源信息、在LMSVirtual.Lab中进行声压级计算，对比不同齿距和齿高比降噪效果，锯齿的齿距e与齿高f的无量纲比值即锯齿的尖锐程度为0.5时的降噪效果明显高于其他值。所述凹坑结构2中从起始位置起，第n列球状凹坑所在过流断面与所述叶片工作面1的交线长度为叶片在该处的宽度Ln，所述球状凹坑的半径为所述凹坑结构2中从起始位置起，第n列球状凹坑中每相邻两个球状凹坑的球心距离相同均为dn＝4.5Rn。所述凹坑结构2中从起始位置起，第n列球状凹坑与第n+1列球状凹坑间的距离为Dn＝4Rn。所述锯齿结构3中齿宽为D/8，齿高为D/4，D为叶片出口宽度。本实施例中，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种耦合仿生离心泵叶片，其特征在于，包括仿生结构；所述仿生结构包括凹坑结构(2)和锯齿结构(3)；所述凹坑结构(2)布置在离心泵的叶片工作面(1)；所述凹坑结构(2)为阵列布置的球状凹坑；所述锯齿结构(3)布置在叶片出口处末端。/n

【技术特征摘要】
1.一种耦合仿生离心泵叶片，其特征在于，包括仿生结构；所述仿生结构包括凹坑结构(2)和锯齿结构(3)；所述凹坑结构(2)布置在离心泵的叶片工作面(1)；所述凹坑结构(2)为阵列布置的球状凹坑；所述锯齿结构(3)布置在叶片出口处末端。


2.根据权利要求1所述的耦合仿生离心泵叶片，其特征在于，所述凹坑结构(2)从叶片进口方向的位置处开始布置，L为叶片长度。


3.根据权利要求1所述的耦合仿生离心泵叶片，其特征在于，所述锯齿结构(3)的齿距e与齿高f的无量纲比值为0.5。


4.根据权利要求1所述的耦合仿生离心泵叶片，其特征在于，所述凹坑结构(2)中从起始位置起，第n列球状凹坑所在过流断面与所述叶片工作面(1)的交...

【专利技术属性】
技术研发人员：代翠，王照雪，董亮，陈怡平，仇俊峰，
申请(专利权)人：江苏大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32