一种仿生抗空化轴流式叶轮设计方法技术

本发明专利技术公开一种仿生抗空化轴流式叶轮设计方法，该方法受座头鲸鳍的启发，将近似有规律的、凹凸起伏的波浪状前缘应用在轴流泵叶轮的叶片设计中，将轴流泵叶轮的叶片前缘展向空化发生潜在区域进行波浪状前缘构型，即主要对叶片子午面进行设计，并依赖于局部的展向流动特性进行叶片加厚和三维构型。采用本发明专利技术的方法得到的轴流泵叶轮叶片具有优异的抗空化能力，且能在空化不同发展阶段较大程度抑制叶片的展向聚合与成片脱落，提高了叶轮的综合性能。能。能。

【技术实现步骤摘要】
一种仿生抗空化轴流式叶轮设计方法


[0001]本专利技术设计泵叶轮设计，具体涉及一种仿生抗空化轴流式叶轮设计方法。

技术介绍

[0002]泵常在复杂环境下运行，随着泵能量密度的提高，空化现象不可避免，会导致泵的扬程、效率下降甚至崩溃；即使在扬程等宏观指标未发生明显变化阶段，空化的非定常发展同样会引起结构振动和辐射噪声等危害，因此，泵叶轮的抗空化性能是在设计阶段必须重点考虑的。传统改善泵的空化性能的措施有提高泵进口压力(如诱导轮，进口增压罐，增压射流等)、减低进口流速(单吸结构调整为双吸结构，增大进口过流断面面积等)、优化流场结构(叶片载荷优化，进口管路优化)的方法，这些方法虽能够不同程度的改善泵空化性能，但存在结构复杂、制造成本高、水力效率低等问题。同时，泵在运行过程中常面临非均匀来流的干扰，容易引起叶片附着空化的动态振荡，进而引起剧烈的转子激振力，是泵在设计阶段极力要求避免的。而现有的仿生叶轮的设计方法存在以下两个方面的缺陷：
[0003](1)未面向空化控制。目前在风机和螺旋桨领域存在的仿生叶片设计均是面向气动性能和水力性能的提升，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种仿生抗空化轴流式叶轮设计方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：S1：根据轴流泵的流量、扬程和空化要求，初步计算确定叶轮直径、轮毂比、转速、叶片数、各剖面翼型安放角、弦长与厚度；根据各剖面翼型的弦长确定叶片的轴向尺寸，再根据叶轮直径、轮毂比、叶片的轴向尺寸初步确定叶片子午面；S2：根据叶片设计载荷分布确定空化发展的展向位置与覆盖尺寸；S3：在叶片空化主要发展区域进行仿生凸结的设计，包括结合叶片展向流动特征确定仿生凸结在展向的特征尺寸比θ分布，以及确定凸结数目N、波长λ、波幅A；所述仿生凸结具体为将叶片前缘空化发展主要区域设计成近似有规律的、凹凸起伏的波浪状前缘，每一个凸起的部分定义为一个凸结，在二维构型中，定义相邻凸结的波峰之间的距离为波长λ，一个凸结的相邻波峰与波谷间垂直距离的一半为波幅A，其特征尺寸比θ＝A/λ；S4：根据凸结数目N、波长λ、波幅A，在所述叶片子午面的前缘进行仿生凸结的二维构型；S5：在凸结的波峰和波谷处设置span面进行翼形剖面厚度控制，单个凸结至少有三个span面覆盖；S6：对叶片的所有span面进行加厚，相邻凸...

【专利技术属性】
技术研发人员：曹琳琳，赵国寿，伍锐，徐铠傈，梁宁，吴大转，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：