基于奇点分布法的轴流泵叶片翼型设计与计算

为将奇点分布法这一有优势的流体机械叶片翼型设计方法应用于轴流泵叶轮叶片设计,以平面势流理论及数值计算为基础,推导了基于适合轴流泵叶片翼型边界条件的漩涡密度函数的系统应用性计算公式,所获结果将准确确定各翼型骨线关键节点位置,它们形成的翼型骨线在满足给定设计点泵的性能参数的同时,还能形成要求的流动奇点与驻点,由此产生流动损失最小的叶片翼型。以该方法改型设计的一台轴流泵的型式试验表明,设计泵在设计点的效率由原来的78%提升到85%,特性曲线符合要求。该研究深化了轴流泵叶轮叶栅流动理论,将奇点分布理论转化为轴流泵叶轮翼型的实用设计方法,为设计技术人员提供了开发新产品的工具。     

基于速度矩守恒的离心泵节能蜗壳断面几何参数求解

螺旋形蜗壳是离心泵的基本压水室形式,降低蜗壳中的流动损失是提高泵效率的重要措施。分析表明,蜗壳各轴面断面的周长是决定蜗壳中水力损失的重要因素。在传统的蜗壳设计方法中,并未重视蜗壳湿周与蜗壳水力损失的关系,也未将改善蜗壳断面几何特征作为产生节能产品的设计目标。该文以速度矩守恒原理为依据,在保证蜗壳断面入口无显著扩散的条件下,提出了实现蜗壳断面最小湿周的理念与实现方法。利用等面积图形中圆具有最小周长的几何特征,该文给出了与现行蜗壳断面有区别的断面确定原则,并根据断面要求通过的不同流量形成了2种减小断面湿周的断面新结构。由于这种断面几何参数没有解析解,该文给出了它们详尽的数值求解方法与过程。事实证明,该文提出的方法对改善泵效率有积极效果,在设计点附近的提高幅度均达到1.6%。该文设计的断面蜗壳有望成为实现改善泵效率这一预期目标的可行结构。     

轴流叶片翼型骨线漩涡密度函数研究

奇点分布法是计算确定轴流叶轮叶片流面翼型骨线的一种重要方法,此方法要求在骨线上布置一系列连续涡以代替翼型产生一符合给定叶轮外特性的平面诱导速度场,并最终形成满足要求的微弯翼型骨线。确定正确的骨线漩涡密度函数是实现这一目的的基础。通常定义的密度函数实际只适应轴流式转轮翼型骨线的流动特征。提出了与传统密度函数不同的适合叶轮翼型边界条件的漩涡分布函数,以平面势流理论证明了这一新规律的合理性:在涡层上各点法向合成速度为零,体现了由此产生的翼型骨线的不可穿透性;计算所得的涡层前、后缘点分别满足平面均匀流绕流翼型的库达-恰布雷金定理。