課程設(shè)計指導書-軸流泵葉輪水力設(shè)計

1、軸流泵葉輪葉片設(shè)計1 軸流泵葉輪水力模型設(shè)計參數(shù)22 葉輪設(shè)計流程23 葉輪基本參數(shù)的選擇33.1 比轉(zhuǎn)速的確定33.2 葉輪外徑D和輪轂直徑dh的確定33.3 葉片數(shù)Z的選擇44 葉片各截面的葉柵計算（流線法）44.1 流線法設(shè)計葉片總體步驟54.2 分計算截面64.3 選定葉柵疏密度l/t, 計算弦長 l=t*l/t64.4葉片厚度y的確定74.5 確定進口軸面速度Vm184.6 確定出口圓周速度Vu294.7確定各截面葉片進出口角和104.8確定葉弦安放角，計算型線半徑R104.9 選擇翼型114.10 實例流程125 葉片各截面的葉柵計算（升力法）145.1 分計算截面155.2 確定

2、軸面速度Vm和葉輪環(huán)量155.3 計算和此速度與圓周速度之間的夾角165.4 選定葉片平面重疊系數(shù)m或葉柵疏密度l/t175.5 假定角185.6 求葉柵中翼型的升力系數(shù)Cl185.7 選擇翼型185.8 葉柵影響的修正平板葉柵修正法及確定翼型的安放角225.9 抗空化性能校核245.10 計算葉輪的水力效率256 葉片的繪型316.1 繪翼型圖316.2 確定葉片旋轉(zhuǎn)軸線位置336.3 做葉片的軸面投影圖336.4 在葉片軸面投影圖上做垂直于軸線的截面346.5 做木模截線346.6 生成三維葉片（如圖 23所示）37液體在軸流泵葉輪內(nèi)的流動是一種復雜的空間運動。任何一種空間運動都可以看成是

3、三個相互垂直的運動的合成。研究水流在軸流式葉輪中的運動時，為了方便，采用圓柱坐標系f(R, u, z)，R為半徑方向，u為圓周方向，z為泵軸線方向。通常在分析和設(shè)計軸流泵葉片時，主要研究軸流式葉輪中液體速度在三個坐標軸上的分量，并按照圓柱層無關(guān)性假設(shè)（液體質(zhì)點在以泵軸線為中心線的圓柱面上流動，且相鄰各圓柱面上的液體質(zhì)點的運動互不相關(guān)，即不存在徑向分速度，Vr=0）。顯然，圓柱面就是流面。按照圓柱層無關(guān)性假設(shè)，可以把葉輪內(nèi)復雜的運動，簡化為研究圓柱面上的流動，在葉輪內(nèi)可以作出很多個這種圓柱流面，每個流面上的流動可能不同，但研究的方法相同，因而只要研究透徹一個流面的流動，其他流面的流動也就類似地得

4、到解決。我們知道，圓柱面沿母線截開后，可以展開在平面上。圓柱面和各葉片相交，其截面（翼型或翼型剖面）在平面上構(gòu)成一組葉柵（無限平面直列葉柵），如下圖所示。于是，研究軸流泵葉輪內(nèi)的流動，就簡化為研究對應幾個圓柱流面上的葉柵中翼型的流動。幾個圓柱流面上的翼型組合起來，就是軸流泵葉片。1 軸流泵葉輪水力模型設(shè)計參數(shù) 葉輪直徑D=300mm； 轉(zhuǎn)速n=1450r/min； 流量Q=363L/s； 揚程H=5.0m； 空化余量NPSHre<7.0m2 葉輪設(shè)計流程第一、確定轉(zhuǎn)速n和比轉(zhuǎn)速ns第二、估算泵的效率第三、確定葉輪主要結(jié)構(gòu)參數(shù)（1）確定葉輪的輪轂比；（2）葉片數(shù)Z；（3）外徑D。第四、葉片

5、的設(shè)計（流線法、升力法、）第五、葉片的繪型3 葉輪基本參數(shù)的選擇3.1 比轉(zhuǎn)速的確定已知轉(zhuǎn)速n后，就可根據(jù)公式計算出比轉(zhuǎn)速來。軸流泵的比轉(zhuǎn)速ns一般為500-1200，但根據(jù)需要，可以超出此范圍，有些資料介紹ns的范圍為400-2000.ns= =953.64489543.2 葉輪外徑D和輪轂直徑dh的確定葉輪直徑D和輪轂直徑dh應根據(jù)軸面速度Vm的大小來確定。軸面速度Vm的可按下面式計算：Vm=0.07 =91.38625 m/s式中 Q設(shè)計流量 n轉(zhuǎn)速 Vm液體進入轉(zhuǎn)輪以前的軸面速度輪轂比dh/D與比轉(zhuǎn)速ns有關(guān)，其值根據(jù)表1或圖 1選取:表1 輪轂比dh/D與比轉(zhuǎn)速ns的關(guān)系ns5006

6、0070080090010001100dh/D0.50-0.630.46-0.590.44-0.560.40-0.530.37-0.500.35-0.480.33-0.46圖 1 輪轂比dh/D與比轉(zhuǎn)速ns的關(guān)系曲線從圖及表中可看出，輪轂比dh/D隨比轉(zhuǎn)速ns的減小而增大，這是因為：為了減小葉片在液流中的迎面阻力，必須使葉片后面不產(chǎn)生漩渦層，必須要使每一計算截面上圍繞翼型流動的速度環(huán)量1相等。所以根據(jù)以上敘述，選擇輪轂比為 dh/D=0.40 0.295693 m 3.3 葉片數(shù)Z的選擇軸流泵葉輪的葉片數(shù)Z與比轉(zhuǎn)速ns有關(guān)，其統(tǒng)計數(shù)據(jù)列于表2表2 葉片數(shù)Z與比轉(zhuǎn)速ns的關(guān)系ns500500-8

7、00>800Z65-44-3根據(jù)上表選擇葉片數(shù)Z=4 4 葉片各截面的葉柵計算（流線法）如果用半徑為r和（r+dr）的兩個同心圓柱面去切割軸流泵的葉輪，則得到一個包括翼型在內(nèi)的液體圓環(huán)，如圖2所示，如將這個圓環(huán)剖開并展開于平面上，則得到一個無限直列葉柵，如圖3所示。圖 2 用圓柱面切割葉輪示意圖 圖 3 無限直列葉柵這個葉柵是由許多相同的翼型組成的，當液體流過葉柵時，每個翼型像單個翼型那樣，會受到升力和迎面阻力的作用，但由于鄰近翼型的相互影響，葉柵中翼型上的升力和迎面阻力的數(shù)值與作用在單個翼型上的升力和迎面阻力的數(shù)值不同。用流線法設(shè)計葉輪葉片時，按下述程序進行。4.1 流線法設(shè)計葉片總體

8、步驟流線法設(shè)計的總體詳細步驟如下：（1）完成第3部分中的比轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)速和葉輪外徑的確定；（2）分流面（一般分為5個），流面間距一般相等，并且輪轂、輪緣可作為兩個流面；（3）選擇葉柵稠密度l/t，計算弦長 l=t*l/t；（4）確定容積效率，各截面的容積效率可以取同一值。（5）葉片厚度計算，輪轂處最大厚度Ymax=（0.012-0.015）KD ，從輪轂到輪緣的葉片厚度按線性規(guī)律變化；（6）估算各截面的排擠系數(shù)。葉弦角一般可近似取輪緣處20°，輪轂處40°，從輪緣到輪轂按線性規(guī)律變化；（7）水力效率，中間截面按確定，從輪緣到輪轂線性變化；（8）選定的修正系數(shù)，計算。（9）計算各

9、截面進口液流角，選擇沖角，確定葉片進口角；（10）計算各截面出口液流角，認為等于各截面進口軸面速度；（11）確定葉片出口角，考慮有限葉片數(shù)等因素影響，的選用范圍為（0°3°）；（12）確定葉弦安放角，計算型線半徑R。4.2 分計算截面通常選取五個計算截面，如圖 4所示，各計算截面的半徑按下列各式確定：R5=dh/2+0.020D=0.118277/2+0.020×0.295693=0.06505 mR1=D/2-0.020D=0.295693/2-0.020×0.295693=0.1419326 mR3=(R1+R5)/2=0.10349 mR2=(R1

10、+R3)/2=0.122711 mR4=(R5+R3)/2=0.08427 m 圖 4 分計算截面4.3 選定葉柵疏密度l/t, 計算弦長 l=t*l/t葉柵稠密度l/t是軸流泵葉輪的重要幾何參數(shù)，他直接影響泵的效率，也是決定空化性能的重要參數(shù)。（1）從能量轉(zhuǎn)換和空化性能考慮，不論葉片數(shù)多少，葉片都應當有一定的長度，用以形成理想的通道，所以選擇還應當考慮葉片數(shù)的多少。根據(jù)研究，推薦一下幾組外緣處的l/t值，供設(shè)計時參考：；（2）另外應當適當減小外緣側(cè)的，增加輪轂側(cè)的，以減小內(nèi)外側(cè)翼型的長度差，均衡葉片出口揚程。推薦輪緣和輪轂翼型稠密度的關(guān)系為(l/t)輪轂=（1.31.4）(l/t)輪緣，輪緣

11、和輪轂之間各截面的l/t按照線性規(guī)律變化。關(guān)醒凡教授給出了江蘇大學系列模型用的葉柵稠密度統(tǒng)計圖，如下圖所示。也有文獻推薦，按照圖 6所示的曲線(l/t)輪緣=f(KH)來確定輪緣處的l/t，KH按下式計算式中 H泵的揚程n轉(zhuǎn)速D葉輪外緣直徑圖 6 （l/t）輪緣與KH的關(guān)系曲線常取（l/t）輪廓=（1.21.3）（l/t）輪緣，并且從輪轂到輪緣的l/t是按線性規(guī)律變化的。4.4葉片厚度y的確定輪轂處葉片最大厚度可按下式粗略計算Ymax=（0.012-0.015）KD = 9.7-12.1 mm式中 D葉輪外徑（m）H揚程(m)Ymax輪轂處葉片最大厚度（m）K為材料系數(shù)，近似取K=1 輪轂處的

12、葉片相對厚度Ymax/l通常為10%-15%左右。輪緣處的葉片厚度應盡量薄一些為好，通常按照工藝條件條件確定，相對厚度通常取為2%-5%。從輪轂到輪緣的葉片厚度按線性規(guī)律變化。以上公式僅用來作為葉片厚度的粗略計算，待葉輪設(shè)計完后，應進行強度校核計算。4.5 確定進口軸面速度Vm1軸面速度Vm1=/（考慮各截面的排擠影響）其中，進口前軸面速度可按下式計算： = =6.30 m/s 式中 Q流量D葉輪外徑Dh輪轂直徑容積效率，各截面的容積效率可以取同一值。容積效率通常按照=0.960.99之間選擇各截面的排擠系數(shù)。葉弦角一般可近似取輪緣處20°，輪轂處40°，從輪緣到輪轂按線性

13、規(guī)律變化。葉輪環(huán)量可根據(jù)泵基本方程式求得=2.44536 /s式中g(shù)重力加速度，g=9.81角速度Ht理論揚程 Ht=H/ 為水力效率=151.767 rad/sHt=H/= 5/0.9=5.556 m4.6 確定出口圓周速度Vu2軸流泵葉輪的設(shè)計中，有一種葉片出口流動為自由旋渦模式（VuR=const）的設(shè)計理論。按照自由旋渦設(shè)計理論算得的相對液流角，輪緣側(cè)小，越到輪轂側(cè)越大，葉片的扭曲角很大，影響泵的效率，尤其在非設(shè)計工況下，泵的效率下降的比較快，泵的高效率范圍窄。有關(guān)專家根據(jù)不同比轉(zhuǎn)速模型不同出口環(huán)量分布試驗結(jié)果，為了提高輪緣側(cè)環(huán)量，減小輪轂側(cè)環(huán)量，給出了一種從輪緣到輪轂按照線性變化修正

14、環(huán)量分布的規(guī)律，如下所示：式中，按計算的旋轉(zhuǎn)分速度修正后旋轉(zhuǎn)分速度修正系數(shù)，=0.91.1。對于出口圓周分速度，可按照下式計算：式中，u圓周速度，(D-研究圓柱流面的直徑) H 揚程HT理論揚程，HT = H / 進口圓周分速度，由吸入條件決定，通常=0水力效率。水力效率，中間截面按確定，從輪緣到輪轂線性變化。4.7確定各截面葉片進出口角和（1）計算各截面葉片進口角一般是，計算各截面進口液流角，選擇沖角，確定葉片進口角。按照速度三角形，。沖角的選用范圍為0°3°，從輪轂到輪緣增加，比轉(zhuǎn)速大著取小值。（2）計算各截面葉片出口角一般是，計算各截面出口液流角，選擇沖角，確定葉片出

15、口角。按照速度三角形，計算各截面出口液流角。通常，即認為等于各截面進口軸面速度?？紤]有限葉片數(shù)等因素影響，的選用范圍為（0°3°）；4.8確定葉弦安放角，計算型線半徑R葉片型線是連續(xù)曲線，通常采用單圓弧或拋物線，如下圖所示：對于圓弧葉片，各角度關(guān)系為：，型線的高度 H：型線的拱度 h：型線的半徑 R：，4.9 選擇翼型軸流泵設(shè)計中所用到的翼型技術(shù)資料，有的是從飛機翼型資料中得來的，有的是從水洞中研究的來的，一般飛機翼型的能量性能可能是較好的，但抗空化性能可能很差，而利用水洞對翼型進行研究，其主要目的是尋找適用于水力機械的翼型。要求翼型上的負荷均勻，以便改善翼型的抗空化性能。

16、最大厚度在（0.45-0.5）l處的翼型負荷分布均勻，最小壓力較高，有利于改善葉柵的抗空化性能。選擇翼型的原則：1) 要求設(shè)計出來的葉輪效率高；2) 要求設(shè)計出來的葉輪抗空化性能良好。翼型資料詳見參考文獻葉片泵設(shè)計手冊第268-278頁內(nèi)的各種翼型。4.10 實例流程5 葉片各截面的葉柵計算（升力法）如果用半徑為r和（r+dr）的兩個同心圓柱面去切割軸流泵的葉輪，則得到一個包括翼型在內(nèi)的液體圓環(huán)，如圖2所示，如將這個圓環(huán)剖開并展開于平面上，則得到一個無限直列葉柵，如圖3所示。圖 2 用圓柱面切割葉輪示意圖 圖 3 無限直列葉柵這個葉柵是由許多相同的翼型組成的，當液體流過葉柵時，每個翼型像單個翼

17、型那樣，會受到升力和迎面阻力的作用，但由于鄰近翼型的相互影響，葉柵中翼型上的升力和迎面阻力的數(shù)值與作用在單個翼型上的升力和迎面阻力的數(shù)值不同。用升力法設(shè)計時，按下述程序進行。5.1 分計算截面通常選取五個計算截面，如圖 4所示，各計算截面的半徑按下列各式確定：R5=dh/2+0.020D=0.118277/2+0.020×0.295693=0.06505 mR1=D/2-0.020D=0.295693/2-0.020×0.295693=0.1419326 mR3=(R1+R5)/2=0.10349 mR2=(R1+R3)/2=0.122711 mR4=(R5+R3)/2=0

18、.08427 m 圖 4 分計算截面5.2 確定軸面速度Vm和葉輪環(huán)量通常認為各截面的軸面速度Vm和葉輪環(huán)量是相等的，即所謂均勻分布規(guī)律。軸面速度Vm可按下式計算： Vm= =6.296153 m/s 式中 Q流量D葉輪外徑Dh輪轂直徑葉輪環(huán)量可根據(jù)泵基本方程式求得=2.44536 /s式中g(shù)重力加速度，g=9.81角速度Ht理論揚程 Ht=H/ 為水力效率=151.767 rad/sHt=H/= 5/0.9=5.556 m5.3 計算和此速度與圓周速度之間的夾角1) 做進出口速度三角形為了做進出口速度三角形，必須首先求出u， Vm，Vu1和Vu2，葉柵進口處和出口處圓周速度u都是相等的，其大

19、小由下式確定u= (m/s)式中 n泵轉(zhuǎn)速 r計算截面的半徑葉輪進口處絕對速度的圓周方向分量Vu1決定于吸入室的結(jié)構(gòu)，通常Vu1=0可從泵的基本方程式求得葉輪出口處的絕對速度的圓周方向分量Vu2 Vu1= Vu1+ (m/s)當求出u， Vm和Vu2后，就可作出葉輪的進口速度三角形ABC和出口速度三角形ABD，如圖 5所示2) 計算和在圖 5中，可以得到葉輪進口處和出口處的相對速度和，將此兩速度向量相加，再除以2，則得到和的幾何平均值及這個速度的方向。其具體做法是先找出CD線的重點E， 然后連接E、B兩點，即得到。的大小可由下式求得= 的大小可由下式求得tg= 圖 5 葉輪出口速度三角形5.4

20、 選定葉片平面重疊系數(shù)m或葉柵疏密度l/t葉片各斷面的平面包角為式中 z葉片數(shù)m葉片重疊系數(shù)，它表示葉輪葉片在平面投影圖上的重疊程度。高比轉(zhuǎn)速的葉輪選小于1的值，在小型軸流泵中，常把葉片和輪轂鑄成一體，此時為了簡化鑄造工藝，也常選m<1。對于低比轉(zhuǎn)速的葉輪，為了提高抗空化性能，常選m等于1或大于1。m選定后，就可求出葉片各斷面的平面包角，而后翼型弦長可用下式確定（mm）式中 平面投影圓弧長 L翼型弦長由于柵距，所以當翼型弧長求出后，則葉柵疏密度也就可以求得了，即 在某些資料中，不是通過選m來確定l/t，而是通過圖 6所示的曲線（l/t）輪廓=f(KH)來確定輪緣處的l/t，KH按下式計算

21、式中 H泵的揚程n轉(zhuǎn)速D葉輪外緣直徑圖 6 （l/t）輪緣與KH的關(guān)系曲線常?。╨/t）輪廓=（1.21.3）（l/t）輪緣，并且從輪轂到輪緣的l/t是按線性規(guī)律變化的。5.5 假定角越小，翼型的升阻比（即）就越大，迎面阻力就越小，從而翼型的水力效率就越高。一般先選=1，然后在設(shè)計中核算。5.6 求葉柵中翼型的升力系數(shù)Cl將上述的已知量代入以下公式就可求得翼型的升力系數(shù)Cl5.7 選擇翼型軸流泵設(shè)計中所用到的翼型技術(shù)資料，有的是從飛機翼型資料中得來的，有的是從水洞中研究的來的，一般飛機翼型的能量性能可能是較好的，但抗空化性能可能很差，而利用水洞對翼型進行研究，其主要目的是尋找適用于水力機械的翼

22、型。對翼型的要求除要求升阻比大外，還要求翼型上的負荷均勻，以便改善翼型的抗空化性能。最大厚度在（0.45-0.5）l處的翼型負荷分布均勻，最小壓力較高，有利于改善葉柵的抗空化性能。選擇翼型的原則：1) 要求設(shè)計出來的葉輪效率高2) 要求設(shè)計出來的葉輪抗空化性能良好。本設(shè)計選擇NACA44-06翼型。NACA44-06翼型是用四位數(shù)表示的。第一位數(shù)表示翼型骨線的長度，（即翼型骨線到翼弦的最大距離），以弦長的百分比表示，第二位數(shù)表示最大彎度離翼型前緣的距離，以弦長的十分之幾表示，而后兩位數(shù)是以弦長的百分比表示的葉片厚度。NACA44翼型的坐標數(shù)據(jù)可從表3中查到表內(nèi)b的數(shù)值如果為“”，則表示b位于翼

23、弦下，反之，如果b的數(shù)值為“+”，則表示b位于翼弦上面。表3 NACA44翼型坐標各個截面的翼型實際坐標換算如下表所示：表4 截面1翼型X1百分比X1實際長h1百分比h1實際長b1百分比b1實際長0-1.252.086251.252.08625-0.64-1.068162.54.17251.883.13772-0.79-1.3185158.3452.794.65651-0.82-1.368587.512.51753.535.89157-0.73-1.218371016.694.156.92635-0.6-1.00141525.0355.158.59535-0.25-0.417252033.38

24、5.99.84710.120.200282541.7256.4210.714980.460.767743050.076.7611.282440.741.235064066.766.911.51611.11.83595083.456.5510.931951.242.0695660100.145.859.763651.272.1196370116.834.858.094651.161.9360480133.523.565.941640.911.5187990150.211.963.271240.490.8178195158.5551.051.752450.240.40056100-表5 截面2翼型

25、X2百分比X2實際長h2百分比h2實際長b2百分比b2實際長0-1.251.8251.251.825-0.64-0.93442.53.651.882.7448-0.79-1.153457.32.794.0734-0.82-1.19727.510.953.535.1538-0.73-1.06581014.64.156.059-0.6-0.8761521.95.157.519-0.25-0.3652029.25.98.6140.120.17522536.56.429.37320.460.67163043.86.769.86960.741.08044058.46.910.0741.11.606507

26、36.559.5631.241.81046087.65.858.5411.271.854270102.24.857.0811.161.693680116.83.565.19760.911.328690131.41.962.86160.490.715495138.71.051.5330.240.3504100-表6 截面3翼型X3百分比X2實際長h3百分比h3實際長b3百分比b2實際長0-1.251.576251.251.57625-0.64-0.807042.53.15251.882.37068-0.79-0.9961956.3052.793.51819-0.82-1.034027.59.45

27、753.534.45133-0.73-0.920531012.614.155.23315-0.6-0.75661518.9155.156.49415-0.25-0.315252025.225.97.43990.120.151322531.5256.428.095620.460.580063037.836.768.524360.740.933144050.446.98.70091.11.38715063.056.558.259551.241.563646075.665.857.376851.271.601477088.274.856.115851.161.4627680100.883.564.4

28、89160.911.1475190113.491.962.471560.490.6178995119.7951.051.324050.240.30264100-表7 截面4翼型X4百分比X2實際長h4百分比h4實際長b4百分比b4實際長0-1.251.351251.251.35125-0.64-0.691842.52.70251.882.03228-0.79-0.8539955.4052.793.01599-0.82-0.886427.58.10753.533.81593-0.73-0.789131010.814.154.48615-0.6-0.64861516.2155.155.56715-

29、0.25-0.270252021.625.96.37790.120.129722527.0256.426.940020.460.497263032.436.767.307560.740.799944043.246.97.45891.11.18915054.056.557.080551.241.340446064.865.856.323851.271.372877075.674.855.242851.161.253968086.483.563.848360.910.983719097.291.962.118760.490.5296995102.6951.051.135050.240.259441

30、00-表8 截面5翼型X5百分比X2實際長h5百分比h5實際長b5百分比b5實際長0-1.251.191251.251.19125-0.64-0.609922.52.38251.881.79164-0.79-0.7528754.7652.792.65887-0.82-0.781467.57.14753.533.36409-0.73-0.69569109.534.153.95495-0.6-0.57181514.2955.154.90795-0.25-0.238252019.065.95.62270.120.114362523.8256.426.118260.460.438383028.596.

31、766.442280.740.705224038.126.96.57571.11.04835047.656.556.242151.241.181726057.185.855.575051.271.210317066.714.854.622051.161.105488076.243.563.392680.910.867239085.771.961.867880.490.466979590.5351.051.000650.240.22872100-翼型的升力系數(shù)CL1與角，沖角的關(guān)系曲線如圖 7所示圖 7 NACA44翼型升力系數(shù)與角，沖角的關(guān)系曲線5.8 葉柵影響的修正平板葉柵修正法及確定翼型的

32、安放角由于葉柵中鄰近翼型的相互影響，葉柵中翼型的升力系數(shù)CL和單個翼型的升力系數(shù)CL1是不等的。因此，必須用一定得方法將葉柵中翼型的升力系數(shù)CL變換為單個翼型的升力系數(shù)CL1。目前常用平板直列葉柵的資料來進行變換，或者說用平板直列葉柵的修正資料來進行修正。平板直列葉柵的修正資料是用理論計算法得到的，它以曲線的形式給出了平板在不同安放角時平板葉柵的相對間距t/l與修正系數(shù)lp間的關(guān)系，如圖1-35所示。修正系數(shù)lp等于葉柵平板的升力系數(shù)CL與單個平板的升力系數(shù)CL1之比值，即從圖 9可見，修正系數(shù)lp與葉柵中平板的安放角和平板葉柵的相對間距t/l有關(guān)。為了借助平板葉柵的修正系數(shù)lp來修正所選用翼

33、型的升力系數(shù)CL1，就必須把所計算的葉柵變成當量平板葉柵。當量平板葉柵是這樣得到的（如圖 8所示），通過柵內(nèi)翼型的后緣A和翼型骨線中點C作一直線AB，再由翼型的前緣D作翼弦AD的垂線DB，垂線DB與直線AB交于B點，則直線AB組成的葉柵稱之為當量平板葉柵。其相對間距為t/lp，t是所計算的葉柵間距，lp是當量平板的弦長。當量平板的安放角就是AB直線與圓周方向間的夾角，有了t/lp和，就可由圖 9查出系數(shù)lp，于是就可由公式求出平板單翼型升力系數(shù)CL1。圖 8 作當量平板葉柵采用平板葉柵修正法來計算翼型時，可按下述步驟進行：1)根據(jù)公式求出葉柵中翼型的升力系數(shù)CL；2)假定t/lp=t/l和，在

34、下圖中查出lp；圖 9 流體繞平板直列葉柵內(nèi)平板及單平板的關(guān)系曲線3)確定ymax及ymax/l；4)根據(jù)下列公式Cl1=Cl/lp求出單個翼型的升力系數(shù)CL1；5）根據(jù)求出的CL1在圖 7中選取翼型并找出翼型的沖角。選取翼型的ymax/l與上面確定的ymax/l不宜相差太大，以免由于翼型的加厚或減薄算出的沖角偏離最優(yōu)沖角過遠；6）按和l/t畫出翼型，然后畫出當量平板。隨后按求得的當量平板葉柵相對間距t/lp和平板安放角在圖 9中查出lp，于是又一次的把CL1計算出來。根據(jù)這次求得CL1，再在圖 7中找出沖角。要求兩次所得的沖角極為相近（即兩次所得CL1極為相近），否則要繼續(xù)計算，通常希望沖角

35、不大于8度。當沖角確定后，則翼型安放角也就確定了，即。5.9 抗空化性能校核泵的抗空化性能應使葉柵的空化余量小于或等于裝置空化余量減去（0.3-0.5）（m）的裕量，或使葉柵的空化余量乘（1.1-1.3）的安全裕度后應小于或等于裝置空化余量，即泵的抗空化性能應滿足下面的要求或 可由下面的經(jīng)驗公式得到：式中 n泵的轉(zhuǎn)速Q(mào)泵的設(shè)計流量C空化比轉(zhuǎn)速，軸流泵的C為800-1100左右經(jīng)計算=2.21而裝置空化余量NPSHre=7.0m由于1.3 2.21=2.88<7所以，該泵的設(shè)計符合抗空化性能要求。5.10 計算葉輪的水力效率各計算截面葉柵的水力效率可按下式進行計算表9 葉片計算列表序號計算

36、公式單位R1R2R3R4R51rm0.1420.1230.1030.0840.0652U=m/s21.54118.62315.70612.7899.8723Vmm/s6.2966.2966.2966.2966.2964Vu2=gHt/um/s2.5302.9273.4704.2625.5215u-Vu2/2m/s20.27617.15913.97110.6587.1116m2/s2450.756334.071234.828153.23390.20670.3110.3670.4510.5910.8858()17.27620.15324.27530.58341.5099cosm0.9550.939

37、0.9120.8610.74910(假定)()1111111cos0.99980.99980.99980.99980.999812sin(m+)0.3140.3610.4270.5240.676130.2250.3060.4360.6680.770514m(選擇)0.7150.7120.7100.7050.7015 (設(shè)cos=cos)1.3361.3191.2851.2211.0716t=m0.2230.1930.1620.1320.10217lm0.16690.146320.12610.10810.095318取lm0.1670.1460.1260.1080.09519Cl=(Cl)0.3

38、000.40360.5600.8160.824520Ymax/l（取定）0.100.08250.0650.04750.0321ymaxmm16.712.058.195.132.8522lp1.571.451.321.180.9323Cl1=Cl/lp0.19110.27830.42420.69150.886524選NACA44-06翼型NACA44-06NACA44-06NACA44-06NACA44-06NACA44-0625()-2.11-1.0502.964.826()15.16619.10324.27533.54346.30927()21.30.90.90.92889.04593.83

39、1996.410997.098697.7645生成三維葉片厚發(fā)現(xiàn)葉片不夠光滑，需要進一步調(diào)整，需將第三個翼型的安放角增大1度并將其旋轉(zhuǎn)軸線沿頭部方向減小0.8mm，第五個翼型的安放角減小1度。再次生成的三維葉片比較光滑。將葉片在空間安裝裝配關(guān)系排列好，將每個翼型控制點的三維坐標計算并表示出來如下。表10 翼型1r圓心角cosxsinyz-74.967-0.527940.863848122.6665-0.50375-71.532824.5126-67.3599-0.474370.889583126.3207-0.45677-64.861920.7361-59.5824-0.419590.9132

40、54129.6821-0.40739-57.849417.226-44.0266-0.310050.952319135.2294-0.3051-43.324610.618-28.3728-0.199810.980105139.1749-0.19848-28.18444.3979-12.5967-0.088710.996068141.4416-0.08859-12.5802-1.33753.22930.0227420.999741141.96330.022743.229022-6.466619.27460.1357370.990802140.69390.1353219.21547-11.1353

41、35.51570.2501110.968885137.58170.24751135.14657-15.028543.80710.3085010.95279135.29620.3036343.11553-16.502452.64510.370740.932059132.35240.36230551.44736-17.80560.53770.4263220.910493129.290.41352558.7205-18.456468.97690.4857530.884324125.5740.46687466.29614-18.936373.31840.5163270.869638123.48870.

42、49368970.10385-18.897677.65990.5469010.85414121.28790.52004273.84603-18.85982.02680.5776540.837746118.960.5460677.54048-18.31184.30760.5937150.828868117.69920.55944579.44112-17.855486.85770.6116740.818688116.25370.57423981.5419-16.333285.09080.5992310.82577117.25930.56400880.08908-14.752783.10360.58

43、52370.833581118.36860.55239778.44032-14.044879.15270.5574130.848626120.50490.52899375.11699-12.944475.03150.5283910.863619122.6340.50414471.58849-12.110570.93470.499540.877803124.6480.47902268.02111-11.179662.71580.4416610.904043128.37410.42744160.69666-9.82754.42440.383270.927447131.69740.37395653.

44、1017-8.35346.230.3255630.947471134.54080.31984345.41765-6.903537.98750.2675180.96443136.94910.26433837.53602-5.235621.64850.1524540.988401140.3530.15186421.56474-1.73035.38290.0379080.999282141.8980.0378995.3816112.0658-10.7123-0.075440.997156141.5961-0.07537-10.70216.1284-26.8555-0.189120.982169139

45、.4681-0.188-26.695710.4093-42.9498-0.302460.954606135.554-0.29787-42.297914.8842-58.9706-0.415290.915001129.9301-0.40345-57.290119.6499-67.0173-0.471950.890682126.4769-0.45463-64.55722.0935-74.967-0.527940.863848122.6665-0.50375-71.532824.5126表11 翼型2r圓心角cosxsinyz-66.7357-0.542570.856386105.3355-0.51

46、634-63.509328.671-60.3286-0.490480.882109108.4994-0.47105-57.938724.8646-53.8888-0.438120.905551111.3827-0.42424-52.181321.1526-40.8455-0.332080.945367116.2802-0.32601-40.098914.2012-27.6713-0.224970.974801119.9005-0.22308-27.43857.6277-14.3335-0.116530.993218122.1658-0.11627-14.30111.5267-0.8975-0.

47、00730.999973122.9967-0.0073-0.89749-4.290812.73490.1035360.994645122.34130.10335112.71216-9.541426.59640.2162310.976713120.13570.2145526.38963-14.130533.6580.2736420.962793118.42350.2702433.23952-16.047140.81780.3318520.945441116.28920.32579540.07273-17.680248.07580.390860.924582113.72350.38098446.8

48、6101-19.029855.4320.4506670.900157110.71930.43556653.57459-20.09659.22280.4814860.886308109.01580.46309756.96092-20.456462.98450.5120690.871733107.22310.48998260.26779-20.595266.93890.5442190.855532105.23040.5177563.68323-20.483268.93440.5604420.84702104.18350.53156165.38199-20.221871.22430.5790590.836978102.94830.54723767.31014-19.1169.8180.5676260.84318103.71110.53763266.12872-17.670568.21530.5545960.850113104.56390.526664.77178