1.一种基于叶片载荷分布的离心泵复合叶轮设计方法,离心泵包括初始叶轮,初始叶轮设有多个相同的沿圆周间隔均布的叶片,每个叶片呈圆弧形态从叶轮边缘延伸到靠近叶轮中心位置,其特征在于方法包括:
1)计算初始叶轮的叶片上各采样点的欧拉扬程梯度系数;
2)根据欧拉扬程梯度系数范围采用以下方式来判断是否流动失速:
当0
若满足上述,则叶轮流动失速,进行下一步对初始叶轮进行调整,形成复合叶轮;
若不满足上述,则叶轮流动未失速,不对初始叶轮进行调整;
3)将叶轮中的一半叶片的总型线长度进行缩短形成短叶片,原有叶片作为长叶片,且使得长叶片和短叶片沿周向交替布置,对长叶片进行后加载处理得到长叶片载荷曲线,在短叶片的总加载载荷和长叶片的总加载载荷一致的情况下对短叶片进行前加载处理得到短叶片载荷曲线;通过调整短叶片的进口液流角和出口液流角,使得短叶片的总加载载荷和长叶片的总加载载荷一致;
将长叶片载荷曲线和短叶片载荷曲线作为输入条件,由叶片型线微分方程求得叶片参数,获得新叶片造型,计算叶片参数的基本依据是叶片型线微分方程,由以下叶片型线微分方程求得叶片几何参数:其中,f为叶片包角,ω为叶轮的角速度,r为叶片上节点的半径,Vθ为节点的圆周分速度,υm为轴面速度,s为轴面流线长度,df为对叶片包角的全微分,ds为对轴面流线长度的全微分。
2.根据权利要求1所述的一种基于叶片载荷分布的离心泵复合叶轮设计方法,其特征在于:所述1)的具体步骤为:
1.1)对已知参数的初始叶轮,将叶片沿型线分为若干等份段,每个等份段处建立一个采样点,并且所有采样点的序号从初始叶轮中心到外增大排序;
1.2)得到每个采样点绝对速度的圆周分量;
1.3)再采用以下公式得到每个采样点的欧拉扬程;
Hi=υursω/g
其中,υu表示采样点的绝对速度的圆周分量,rs表示采样点到叶轮轴心的距离,g表示重力加速度,ω为叶轮角速度;
1.4)根据以下公式得到初始叶轮各个采样点的欧拉扬程梯度系数,进而得到初始叶轮的欧拉扬程梯度范围分布:ki=(Hi+1-Hi)/ωΔx
其中,ki表示第i个采样点的欧拉扬程梯度系数,Hi表示第i个采样点的欧拉扬程,Δx表示相邻两采样点之间的距离。
3.根据权利要求1所述的一种基于叶片载荷分布的离心泵复合叶轮设计方法,其特征在于:所述3)中,叶片的总型线长度进行缩短形成短叶片,具体为:将叶片靠近叶轮边缘的一端保持不变,将叶片靠近叶轮中心的一端减短总型线长度的30%,使得短叶片的总型线长度变为长叶片的总型线长度的70%。
4.根据权利要求1所述的一种基于叶片载荷分布的离心泵复合叶轮设计方法,其特征在于:对长叶片采取后加载方式处理拟合得到长叶片载荷曲线,进而计算长叶片载荷曲线与横坐标围成的面积;对短叶片,在长、短叶片的载荷曲线与横坐标围成的面积相等情况下,采取前加载方式处理得到短叶片载荷曲线。
5.根据权利要求1所述的一种基于叶片载荷分布的离心泵复合叶轮设计方法,其特征在于:所述的初始叶轮上的叶片总数量为偶数个。
6.一种基于叶片载荷分布的离心泵复合叶轮,其特征在于:采用所述权利要求1-5任一方法制作而成。