【正文】 出口管路中的水力損失減小。獲得能量的水流沿葉輪圓周流出后，將進 入泵的壓水室。一般不引入相對速度來研究其流動。 圖 28 木模剪截圖 23 西華大學畢業(yè)設(shè)計說明書 作葉片進 出 口速度三角形 在前面的設(shè)計計算中，得到了各流 線上的葉片的進出口流速，軸面流速，圓周速度，以及葉片的進出口液流角或出口角，加之葉片出口的圓周分速度，則可以作出進出口速度三角形 。同理：可作出其它各條模型截線。 （ 4） 作模型截線：在葉片的軸面投影圖上， 33割面截葉片背面的 0、 Ⅰ 、 Ⅱ軸面截線于 a、 b、 c三點，它們到軸心線距離分別為 aR 、 bR 、 cR 。他們與葉片的入口和出口邊在平面 圖 上投影。 （ 2） 以 O 點為圓心作葉輪外圓，并在其中做中心角為 ?? 的軸面投影圖的 0、Ⅰ 、 Ⅱ…… 。本此設(shè)計的葉輪為逆時針方向旋轉(zhuǎn)，直線 11， 22…… 是 等距離的，但也 可以不是等距離。 如果從葉輪入口方向看，葉輪為逆時針方向旋轉(zhuǎn)。沿軸面流線方向的軸面厚度 mS 按照下式計算： 221 ta n c o tc o sm SS ? ? ??? ? ? ? 圖 27 流面展開方格網(wǎng)和葉片厚度變化規(guī)律 繪制葉片木模圖 繪制步驟： 22 西華大學畢業(yè)設(shè)計說明書 （ 1） 在葉片的軸面裁剪圖上，做垂直于葉輪的垂線 11， 22…… 這些垂線實際上就是一些垂直于葉輪軸心線的平面，通常稱為割面或者等高面。 ? 角可按照公式 cot cot cos? ? ?? 進行計算。軸面截線應(yīng)該光滑，按照一定的規(guī)律變化， 軸面截線和流線的夾角 ? 最好接近 90? ，一 般 不要小于 60? 。 圖 26 流線分點 21 西華大學畢業(yè)設(shè)計說明書 ③ 畫軸面截線 在方格網(wǎng)中畫出的三條流線，就是葉片的三條型線。 進口邊在方格網(wǎng)中位于同一豎線上，進口邊的三點位于同一條 0 豎線上，表示進口邊位于同一軸面上，一般離心泵進出口邊都位于同一軸面上。型線的形狀極為重要，不理想時，應(yīng)該堅決修 改。流線在方格網(wǎng)上的位置應(yīng)該與相應(yīng)軸面流線分點序號相對應(yīng)。方格網(wǎng)的大小任意選取，橫線表示軸面流線的相應(yīng)分點，豎線表示夾角為對應(yīng)分點所用 ?? 的軸面，畫出方格網(wǎng)并把特征線進行編號。當流線平行軸線時， u? 不變，用對應(yīng)的 s? 截取流線即可， 各流線用相同的 ?? 分點。從出口開始，先試取 s? ，若 s? 的中點與半徑對應(yīng)的兩條射線間的弧長 u? ，與試取的 s? 相等，則分點是正確的，如果不是相等的，就逐 次 逼近，直到 s? = u? 為止。這兩條射線表示夾角為 ?? 的兩個軸面。 繼而 ，從分得的點起 ，再 分第 2,3,4……點， 這種方法的缺點是容易產(chǎn)生積累誤差。如果算得的等于預先取的，則分點是正確的。 流線分點的方法很多，現(xiàn)在介紹兩種： a)逐點計算法： ru ?? 2360??? 式中 ： ?? —— 任取的兩軸面間的夾角，一般取 3 ~ 5?? ? ? ? ，取的角度越小，分的點就越多； r —— 流面上的扇形中心（軸面流線兩分點中間 ）的半徑。因為流面可以用軸面圖和平面圖表示，因此，分點在軸面圖上沿以條流線（相當于一個流面）進行。 因為所有繪制扭曲葉片的方法，均適宜 于 繪制圓柱葉片，故以扭曲葉片為例進行敘述?？梢栽O(shè)想把流面展開成圓柱 面，然后把圓柱面沿母線切開，展開成平面。展開流線的長度和形狀則于實際流線可能不相同。 所謂保角變換，顧名思義，就是保證空間上流線與圓周方向的角度不變的變換。當所分的這些小扇形足夠小時， 則 可以把流面上的曲面扇形，近似看作是小平面正方形。 繪型原理：在一流面上，其上有一條流線。畫葉片有兩種方法，作圖法和解析法。 19 西華大學畢業(yè)設(shè)計說明書 葉片 繪型 所謂葉片繪型就是畫葉片。因為背面 是葉輪流 道的低壓側(cè)，在這里形成的旋 渦不容易向高壓側(cè)擴散，因而旋渦 是 穩(wěn)定的、局部的、對汽蝕影響較小。 ? ?? C流線葉片進口沖角： 1 1 1 39。 B B? ? ?? ? ? ? ? ? ? ? ? C流線葉片進口排擠系數(shù)： 2211111 c o t 6 2 . 5 c o t 3 7 . 9 71 1 ( ) 1 1 ( ) 0 . 8 8 6s in 6 8 3 . 1 4 s in 9 0CCCCZD ???? ? ??? ? ? ? ? ? ? C流線軸面進口速度 ： 1 11 0 . 1 1 1 3 . 4 2 ( / )0 . 9 8 0 . 0 3 7 1 0 . 8 8 6mC v C CQv m sF? ?? ? ??? C流線葉片進口液流角： 1113 .4 239。 0 .5 86 .3 8mBBBvtg u? ? ? ? 1 39。?? ? ? 2211111c o t 6 2 . 5 c o t 2 8 . 4 31 1 ( ) 1 1 ( ) 0 . 8 9 5s in 9 8 3 . 1 4 s in 7 5AAAAZD ????? ??? ? ? ? ? ? ? ? 與假定的 1 ? ? 相符。 28 26 39。 27 11 39。 8 27 11 39。 （ 1） 作葉片進口邊并計算葉片進口速度 21 2 2 3. 14 0. 07 1 0. 07 4 0. 03 30 12A c A AF R b m?? ? ? ? ? ? 21 2 2 3. 14 0. 07 7 0. 07 0 0. 03 38 66B c B BF R b m?? ? ? ? ? ? 21 2 2 3. 14 0. 08 2 0. 07 2 0. 03 70 96C c C CF R b m?? ? ? ? ? ? （ 2） 計算進口角 假設(shè) 1 ? ? 1 11 0 . 1 1 1 3 . 8 2 /0 . 9 8 0 . 0 3 3 0 . 8 9mA v A AQv m sF? ?? ? ??? 1113 .8 239。葉片進口邊向吸入口方向適當延伸，以提高葉輪的抗汽蝕性能，并能使泵性能曲線上出現(xiàn)駝峰的可能性減小，并要求所做的進口邊應(yīng)使前后蓋板的長度不能相差太大，否 則容易產(chǎn)生二此回流。進口邊 和流線夾角最好是直角。 計算出口速度 出口圓周速度： 22 3 . 1 4 0 . 2 9 8 1 4 5 0 2 2 . 6 2 m /s6 0 6 0Dnu ? ??? ? ? 出口軸面 排擠系數(shù)： 222022 2c o t 6 4 c o t 2 2 . 51 ( ) 1 1 ( ) 0 . 9 3 3s in 21 9 8 3 . 1 4 s in 9 0ZD ?? ??? ??? ? ? ? ? ??? 出口軸面速度： 2 2 2 2 0 . 1 1 1 2 . 8 2 2 m /s0 . 9 8 0 . 2 9 8 0 . 0 4 6 3 . 1 4 0 . 9 3 3m v Qv Db? ??? ? ?? ? ? ? 出口圓周分速度： 2 2 9 . 8 2 2 9 . 5 3 /2 2 . 6 2Tu gHv m su ?? ? ? 17 西華大學畢業(yè)設(shè)計說明書 無窮葉片出口圓周分速度： 2 2 9 . 8 3 6 1 5 . 6 m /s2 2 . 6 2Tu gHv u ?? ?? ? ? 葉片進口圓周速度： 11 3 . 1 4 0 . 0 9 8 1 4 5 0 7 . 4 4 ( / )6 0 6 0aa Dnu m s? ??? ? ? 11 3 . 1 4 0 . 0 8 4 1 4 5 0 6 . 3 8 ( / )6 0 6 0bb Dnu m s? ??? ? ? 11 3 . 1 4 0 . 0 6 8 1 4 5 0 5 . 1 6 ( / )6 0 6 0cc Dnu m s? ??? ? ? 作葉片進口邊并計算葉片進口速度 葉片進口邊在平面上的投影在 同 一個軸面上的為好。常用的范圍是 2 18 ~ 40? ? ? ?，增大 2? 角，在相同流向下葉輪出口速度增大，壓水室的水力損失增大，并且在非設(shè)計流量下沖擊損失增大，容易 使 特性曲線出現(xiàn)駝峰。進口邊與三條流線的交點 a 、 b 、 c 三點的過水斷面不同。若經(jīng)常在大流量下運轉(zhuǎn)，應(yīng)選較大的沖角。 ② 用正沖角，在設(shè)計流量下，液體在葉片進口背面產(chǎn)生脫流。采用正沖角可以提高抗汽蝕性能，并且對效率影響不大，對于扭曲葉片可沿葉片進口邊各流線加同一沖角；也可以在前蓋板流線處使用最大沖角，因為這里是汽蝕敏感區(qū)，沖角從前蓋板 到 后蓋板遞減。 圖 25 葉片進口邊的確定 16 西華大學畢業(yè)設(shè)計說明書 （ 2） 進口安放角的確定 葉片進口角，通常取之大于液流角，即 12??? ，其正沖角 21 ??? ??? 。在葉片軸面投影圖上繪制葉片進口邊時，應(yīng)當注意：進口邊與前后蓋板輪轂線的夾角不要太小， A、 B兩點的高度差不要太大，且過 A、 B兩點的直線與軸心線夾角一般在 20 ~40??內(nèi)。適當向葉片入口延伸，有利 于提高葉輪抗汽蝕性能。因而，要分流面就是將每一過流斷面分成幾個面 積相等的單元面積，反映在軸面投影圖上就是將過流斷面分成若干小段， 按每個圓環(huán)面積相等確定分點 。 表 23 劃分中間流線面積檢查計算表 過水斷面 流道 b r rb? ()avrb? 誤差 1 01 2298 % 12 2301 % 2 01 60 2328 % 12 2343 % 3 01 2750 % 12 2741 % 4 01 2951 2927 % 12 2903 % 5 01 3158 % 12 3147 % 6 0— 1 23 3418 3418 0 12 23 3418 0 最后根據(jù)計算數(shù)據(jù)得 如圖 24 所示。在作中間流線過程中，要想在同一過流斷面上分成幾個絕對相等的面積是可能的，但是這樣工作量太大，因此在作中間流線過程中，允許在同一過流斷面上分成若干個有一定誤差的斷面。否則，重新修改流線形狀，直到面積相等為止。 作中間流線時可以隨手勾畫出流線的形狀，然后進行驗算。 三條流線將過流斷面形成線分成兩部分 1b ， 2b ，而 1b ， 2b 形心到軸心線距離分別為 1bR ， 2bR 。在同一過流斷面上軸面速度相等，做流線就是將每一個過流斷面分成幾個面積相等的單元面積。 圖 22 流道中線圖 13 西華大學畢業(yè)設(shè)計說明書 各過流斷 面的面積 F 計算出后，可用縱坐標表示過流斷面面積 F ，用橫坐標表示流道中線長度 L ，做出 F 值隨 L 變化的 FL? 曲線，以觀察 iF 沿流道的變化情況 ， 如表 22 所示： 表 22 FL 曲線計算表 序號 ciR (mm) b (mm) 2i ciF R b?? 2()mm iL (mm) 1 48 98 28938 0 2 60 83 31274 53 3 88 63 34816 92 4 112 53 37278 119 5 131 49 40311 139 6 149 46 43043 158 由此表 畫出 FL? 曲線，如圖 23所示： 圖 23 FL 曲線 一般來說，如 FL? 曲線為直線或者接近直線的光滑曲線，則葉輪軸面投影圖就是合理的。 設(shè) 曲線 AEB 長 為 b， 曲線 AEB 繞葉輪軸心線 旋轉(zhuǎn) 一周所得 的軸面液流過水斷面面積可用 F 來 計算 。過 E 點且和軸面流線相垂直的曲線 AEB 是過水斷面的形成線，其長度 b 可得。 （ 2） 依次量出各計算點過水斷面形成線與 流道中線交點到葉輪進口中點的曲線距離， 并分別按上述方法計算出面積 ，流道中線如圖 22 所示。內(nèi)切圓個數(shù)越多，檢查精度越高，但是工作量也越大。如果流道面積無規(guī)律變化，則 會 產(chǎn)生局部漩渦，增大損失。必要時，過渡圓弧也可以用兩相切圓弧構(gòu)成。在泵的軸向尺寸要求不嚴格時，可取大一些。 葉輪流道寬暢一些，有利于減少葉輪的水流速度，降低水力損失，也有利于增強葉輪抗 氣蝕性能，保證有少量氣泡出現(xiàn)后泵的外特性不致迅速變化。繪制低比轉(zhuǎn)速葉輪軸面投影圖時，應(yīng)注意以下 問題 ： 軸面圖上，前后蓋板內(nèi)表面的投影在葉輪出口部分，在低比轉(zhuǎn)速葉輪中都是直線。設(shè)計時參考性能較好的相同比轉(zhuǎn)速葉輪軸面投影圖形狀來繪制。軸面投影圖的形狀，十分關(guān)鍵，應(yīng)經(jīng)過反復修改，力求光滑順暢。 葉輪全部幾何參數(shù)確定后，應(yīng)當根據(jù)這些確定的尺寸完成葉片繪 型 ，為此應(yīng)首先繪制葉輪軸面投影圖。 葉 輪 的繪型 葉輪是影響離心泵性能的主要零件。 出口軸面速度： 2 2 2 2 0 . 1 1 1 2 . 8 9 6 m /s3 . 1 4 0 . 2 9 1 0