排灌机械工程学报
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排灌机械工程学报  2013, Vol. 31 Issue (2): 123-127    DOI: 10.3969/j.issn.1674-8530.2013.02.007
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载荷分布规律对混流泵叶轮设计的影响
 常书平, 王永生, 靳栓宝, 苏永生
(海军工程大学船舶与动力学院, 湖北 武汉 430033)
Influences of blade loading distribution law on design of mixedflow pump impeller
 CHANG  Shu-Ping, WANG  Yong-Sheng, JIN  Shuan-Bao, SU  Yong-Sheng
(College of Naval Architecture and Marine Power, Naval University of Engineering, Wuhan, Hubei 430033, China)
 全文: PDF (5882 KB)   HTML (1 KB)   输出: BibTeX | EndNote (RIS)      背景资料
摘要 基于三元反设计理论,将环量vur沿轴面流线的变化梯度作为载荷分布的控制参数,采用两段抛物线来描述载荷沿轴面流线的分布规律.为了分析载荷分布规律对混流泵叶轮设计结果的影响,建立了“前载型”、“中载型”和“后载型”3种混流泵叶轮.基于雷诺时均的Navier-Stokes方程、SST湍流模型和多参考坐标系模型对3种叶轮内流场进行数值模拟,对叶轮的能量性能和叶片表面压力分布进行分析.结果表明:采用两段抛物线表示载荷沿轴面流线的分布规律是合理的,基于载荷分布的叶片三元反设计能有效控制叶片表面的压力分布特性;载荷峰值点越靠近导边,叶轮的扬程、功率和效率值越高;在设计流量工况,前载型叶轮与后载型叶轮的扬程、功率和效率的差别分别为1830%,1640%和201%;不同载荷分布时叶轮能量性能的差别随流量的增加而逐渐明显.
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常书平
王永生
靳栓宝
苏永生
关键词混流泵   叶轮   载荷   分布规律   数值模拟     
Abstract: Based on threedimensional inverse design theory, the meridional gradient of circulation vur was adopted as control parameter of blade loading distributions. Two parabolic curves were proposed to describe blade loading distributions along meridional streamlines. In order to analyze influences of blade loading distributions on design of mixedflow pump impellers, three impellers respectively with foreloaded, midloaded and aftloaded blade loading distributions were designed. Based on the RANS equations, SST turbulence model and multiplereferenceframe model, flow fields of the impellers were simulated and the impeller performances and blade surface pressure distributions were analyzed. The results show that it′s practicable to apply two parabolic curves to describe blade loading distributions. Threedimensional inverse design theory with adjustable blade loading distributions can effectively control pressure distributions on blade surfaces. As the location of blade loading peak approaches leading edges, impellers performances of head, power and efficiency all increase. At the design flow rate, differences of head, power and efficiency between foreloaded impellers and aftloaded impellers are 18.3%, 16.4% and 2.01% respectively. With different loading distributions, differences of three impeller performances are gradually obvious as flow rate increases.
Key wordsmixedflow pump   impeller   blade loading   distribution law   numerical simulation   
收稿日期: 2012-03-07; 出版日期: 2013-02-28
基金资助:

 国家自然科学基金资助项目(51009142)

通讯作者: 王永生(1955—),男,浙江富阳人,教授,博士生导师(yongshengwang666@126.com),主要从事叶轮机械设计与性能分析研究.   
作者简介: 常书平(1984—),男,河北冀州人,博士研究生(changshuji@yahoo.com.cn),主要从事叶轮机械设计与性能分析研究.
引用本文:   
常书平,王永生,靳栓宝等. 载荷分布规律对混流泵叶轮设计的影响[J]. 排灌机械工程学报, 2013, 31(2): 123-127.
CHANG Shu-Ping,WANG Yong-Sheng,JIN Shuan-Bao et al. Influences of blade loading distribution law on design of mixedflow pump impeller[J]. Journal of Drainage and Irrigation Machinery Engin, 2013, 31(2): 123-127.
 
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