文档介绍：兰州理工大学
硕士学位论文
边界层理论在低比转速离心泵叶片设计中的应用
姓名:马雷
申请学位级别:硕士
专业:流体机械及工程
指导教师:杨军虎
20050601
摘要参数的情况,又考虑叶片表面中间的流动状态:叶片型线的设计,其整体水平是特低比转速离心泵在工农业领域被广泛的应用。由于低比转速离心泵效率较低,猀性能曲线不稳定,长期以来,研究泵内液体的流动规律,以期提高低比转速离心泵效率、增加阅芮叩奈榷ㄐ裕恢笔橇魈寤笛芯空吖刈⒌目翁狻低比转速离心泵之所以效率低下主要原因有:才棠Σ了鹗Ы洗螅由于相对流动扩散度大,叶轮内易发生边界层分离。为得到能够使叶轮流道内液体幢呓绮不发生分离的叶片型线方程,本文提出了一种将湍流边界层理论应用于圆柱形叶片型线的设计方法。该方法以猻方程为基础,给出了雷诺方程,在边界层内对其进行量级比较,得到边界层动量微分方程;对其积分,得到边界层动量积分方程:通过变换的动量积分方程,求得了损失厚度近似解的表达式。分析了叶片边界层内的速度分布规律,运用尾流律推导出各种边界层厚度的表达式,作为求解边界层厚度的辅助关系式:运用了结合湍流边界层厚度系数:投克失厚度六由无离心流动计算逐渐逼近离心流动来求解动量损失厚度的计算方法它是进一步判定边界层分离的基础。依据对主流区速度场的分析,给出了含有速度系数的离心泵叶片型线参数方程;并分析了速度系数边界层分离和理论扬程的关系。最后,分析了上述理论在叶片设计中应用的计算过程。通过对上述方法的研究,取得以下结论:在进行叶片设计时,既要考虑叶轮别重要的,尤其是结合叶片的沿程变化规律来探索出入口参数的方法更显得有关键词:圆柱形叶片:边界层理论:尾流律:无分离叶片型线方程意义。兰州理工大学硕士研究生毕业论文
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庐郇一嬲卫一一如哦第一章绪论低比转速离心泵叶片型线设计方法研究现状低比转速离心泵是指比转速在埔涞睦胄谋谩S胫懈弑茸K倮胄谋孟比,低比转速离心泵又有其特殊性。它具有流量小、扬程高的特点,因而被广泛应用于化工、石油、矿山、农业、国防工业等各个领域中。从几何形状上看,低比转速离心泵叶片形状常采用圆柱形叶片,叶片出口宽度小,叶轮外径大,轴面流道窄而长【。长期以来,国内外许多大专院校和科研单位的技术人员都对低比转速泵进行了大量而卓有成效的研究,使泵的理论设计和制造达到了新的水平。设计圆柱形叶片最重要的内容是要在平面胍堵种嵝南叽怪钡钠矫内绘制叶片工作面或叶片背面的投影。圆柱形叶片的工作面或叶片背面的投影在上述平面上集聚为一条曲线,如图卜荆平面图上这一投影曲线将分布在半径为:的两个同心圆之间,曲线在小、大圆上的安放角必须是给定值芦。、卢:。此外,一条良好的投影曲线还应满足以下基本要求:为避免水流在叶片表面脱流,曲线各点安放角应从进口反单调变化到出口房,中间不应出现极值:曲线各点曲率半径应从进口到出口单调增加:这条曲线应有合理的包角值西。在综合分析了减少叶轮摩擦损失和避免叶片表面脱流两方面的要求后,国内水泵技术人员提出了“小出角大包角”的设计原则D前,常用的圆柱形叶片型线主要有以下几种。单圆弧圆柱形叶片是一种使用历史长久的传统叶片型线,如图卜尽8型线有下列几种不同的绘图方法。ピ不≡仓我镀叶片的包角为:图仓我镀砻嬷崦嫱己推矫嫱\兰州理工大学硕士研究生毕业论文‘邯‘
攀庐反瑉粃×:糕面稣缑妗隼戮点轴面与进口轴面之间夹角龃蠖龃螅敝崦娼堑扔谝R籥旦业仁猂一叶片的包角也可用下两式计算:单圆弧形叶片各点的安放角口随谋浠媛晌#,这种曲线的安放角分布规律并不理想喊卜沤谴咏贏随轴面角吣达至籯缓笤谥鸩较陆档匠隹诘穆ǎ骸U庖徊涣脊媛墒遣簧俚比转离心泵叶轮叶片流道之间发生脱流的重要原因。情况,可分为等角螺线、等变角螺线、非等变角螺线。冉锹菪式中菪咴仓我镀有的学者认为离心泵叶轮圆柱形叶片以螺旋形为佳,根据叶片进出口的变化卢一图卜ピ不⌒我镀嫘第一章绪论兰州理工大学硕士研究生毕业论文,一
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斟笊≮/籸冁⋯,,渐开线的形状由其基圆半径,ǎ和一个参数龆如下图三种螺旋线各有其使用范围,若叶片进出口角相等,则可采用等角螺旋线,不等则可采用等变角螺旋线,该型线卢随口作线性变化