(19)中华 人民共和国 国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202111373019.7 (22)申请日 2021.11.18 (71)申请人 中国航发西安动力控制科技有限公 司 地址 710086 陕西省西安市莲湖区大庆路 750号 (72)发明人 王洁　唐艳　康敬波　李晶晶　 王淑红　殷德文　 (74)专利代理 机构 中国航空专利中心 1 1008 代理人 张明 (51)Int.Cl. G06F 30/17(2020.01) G06F 30/20(2020.01) G06F 17/11(2006.01) F04D 29/22(2006.01)F04D 29/24(2006.01) F04D 29/66(2006.01) G06F 119/14(2020.01) (54)发明名称 一种抗汽蚀离心泵叶轮设计方法 (57)摘要 本发明公开了一种抗汽蚀离心泵叶轮设计 方法， 通过将长叶片、 短叶片的工作面和长叶片、 短叶片背面 设计为正曲率扭曲凹面， 增加中间流 面的过流面积， 减小流动速度来降低必需汽蚀余 量， 提高叶轮的抗汽蚀能力。 采用本方法设计的 叶轮在进口极限低压时， 气泡基本无聚集现象， 抗汽蚀性能改进效果显著， 小流量工况时效率提 升明显； 整个进口压力设计要求范围内， 叶轮抗 汽蚀性能较好。 在不牺牲叶轮效率的前提下提高 了叶轮的抗汽蚀性能， 不改变其固化的外形尺寸 和接口， 只需在现有叶轮基础上局部修改叶片型 线即可， 且易于 推广， 有较高的使用价 值。 权利要求书2页 说明书6页 附图7页 CN 114117667 A 2022.03.01 CN 114117667 A 1.一种抗汽蚀离心泵叶轮设计方法， 其特征在于， 通过将长叶片、 短叶片的工作面和长 叶片、 短叶片背面设计为正曲率扭曲凹面， 增加中间流面的过流面积， 减小流动速度来降低 必需汽蚀余 量， 提高叶轮的抗汽蚀能力。 2.根据权利要求1所述的抗汽蚀离心泵叶轮设计方法， 其特征在于， 通过将长 叶片、 短 叶片的工作面和长叶片、 短叶片背面设计为正曲率扭曲凹面， 增加中间流面的过流面积， 具 体设计方法为： 根据性能指标参数和结构形式， 参 考设计手册计算得到叶轮参数； 根据叶轮参数和叶轮的轴向安装位置确定叶轮子 午面投影图； 按照方格网保角变换法进行叶片叶型设计， 包括确定长叶片、 短叶片的设计参数， 以及 确定长叶片的叶型特征参数， 根据设计参数和叶型特征参数得到长叶片； 根据设计好的长 叶片， 通过截取的方法得到短叶片； 根据安装位置进行叶轮几何结构设计。 3.根据权利要求2所述的抗汽蚀离心泵叶轮设计方法， 其特征在于， 所述根据性 能指标 参数和结构形式， 参 考设计手册计算得到叶轮参数， 其中， 叶轮参数包括： 叶轮当量 直径d0、 叶轮进口直径Dj、 叶轮外径D2、 叶轮出口宽度b。 4.根据权利要求2所述的抗汽蚀离心泵叶轮设计方法， 其特征在于， 所述根据叶轮参数 和叶轮的轴向安装位置确定叶轮子 午面投影图， 包括： 前盖板流线， 中间流线和后盖板流线； 前后盖板流线由轴向的直线段、 径向的直线段以 及位于两个直线段之间的曲线段构成， 直线段和曲线段光滑过渡。 5.根据权利要求2所述的抗汽蚀离心泵叶轮设计方法， 其特征在于， 所述确定长 叶片、 短叶片的设计参数， 包括： 长叶片进口直径DL＝KL*Dj和短叶片 进口直径Ds＝KS*D2， 其中KL为长叶片 进口直径系数， KS为短叶片进口直径系数； 确定长叶片、 短叶片进口位置点PL、 PS， 其中PL是直径为DL的圆与前盖板流线的交点， PS 是直径为Ds的圆与前盖 板流线的交点； 其中， 长叶片、 短叶片数量相等， 围绕叶轮轴线交错均匀排布。 6.根据权利要求5所述的抗汽蚀离心泵叶轮设计方法， 其特征在于， KL＝1～1.05； KS＝ 0.55～0.67， 具体取值可参照相似判别数 ‑比转速的大小来确定， 比转速≤60时， KL、 KS均取 小值1、 0.55； 60≤比转速≤100时， KL、 KS按照插值法在(1.01 ‑1.04)、 (0.56 ‑0.66)中取值； 100<比转速时， KL、 KS均取大值1.05、 0.67。 7.根据权利要求2所述的抗汽蚀离心泵叶轮设计方法， 其特征在于， 所述确定长叶片的 叶型特征参数， 包括： 叶片数Z、 贴近前盖板的长叶片进口安放角β5a、 贴近后盖板的长叶片进口安放角β7a、 中 间流面的进口安放角β6a、 长叶片包角 θ、 贴近前盖板的长叶片出口安放角β5b、 中间流面的出 口安放角β6b、 贴近后盖板的长叶片出口安放角β7b， 定义长叶片进口安放角差异系数Kβa＝ β6a/β5a和长叶片出口安 放角差异系数 Kβ b＝β6b/β5b； 其中， 各参数 取值为： 12°≤β5a≤17°； β7a＝β5a+5°；权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 114117667 A 2110°≤θ ≤155°； Z的取值为： N个长叶片、 N个短叶片， 其中N的取值 为2、 3、 4。 18°≤β5b≤25°； β7b＝β5b； β6a＝Kβ a*β5a， 其中Kβ a＝0.53～0.83； β6b＝Kβ b*β5b， 其中Kβ b＝1.25～1.5 0。 8.根据权利要求7所述的抗汽蚀离心泵叶轮设计方法， 其特征在于， θ取值可参照相似 判别数‑比转速的大小来确定， 比转速≤60时， 按照插值法在135 ° ‑155°的范围中取值； 60≤ 比转速≤100时， 按照插值法在115 ° ‑134°的范围中取值； 100<比转速时， 在110 ° ‑114°的范 围中取值； 对于β5b， 流量‑扬程或流量 ‑增压性能曲线要求平稳时， β5b取18° ‑22°； 流量‑扬程性能曲 线要求陡峭时β5b取23° ‑25°； 对于Kβ a， 当N取值为2时， Kβ a的取值范围为0.76 ‑0.83； 当N取值为3时， Kβ a的取值范围为 0.65‑0.75； 当N取值 为4时， Kβ a的取值范围为0.5 3‑0.64。 9.根据权利要求1所述的抗汽蚀离心泵叶轮设计方法， 其特征在于， 所述根据设计好的 长叶片， 通过截取的方法得到短叶片， 包括： 按照长叶片的叶型特征参数和长叶片进口直径DL、 长叶片进口安放点PL、 叶轮外径D2， 确定长叶片的叶型以及在子午面投影图中长叶片的进口位置线； 围绕叶轮轴线均匀排布2 N 个长叶片， 从2N个长叶片中取出间隔的N个长叶片进行截取， 截取后的这些叶片作为短叶 片。 10.根据权利要求9所述的抗汽蚀离心泵叶轮设计方法， 其特征在于， 从2N个长 叶片中 取出间隔的N个长叶片进行截取， 具体的截取 方法为： 首先在长叶片的子午面投影图中， 根据短叶片进口直径Ds、 短叶片进口安放位置点Ps得 到短叶片进口位置线； 采用沿 叶轮轴旋转短叶片进口位置线的方式对长叶片进行截取， 得 到短叶片。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 114117667 A 3