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节能水泵三元流叶轮设计与制造

2021/10/14 16:44:24

叶轮是水泵“心脏”,叶轮决定节能泵的流量、扬程和效率。针对高效节能水泵的设计,从考虑水力损失的减少、效率较高和气蚀性能佳着手,用节能水泵三元流理论和CFD流体力学计算软件和优化相结合的方法,寻找不同的流动和几何参数的优化组合,从设计上确保节能水泵产品的高效性能。

一元流和二元流动理论

一元流动理论假设叶片数量可以无限多,液体运动轴对称与轴面液体沿着段水面上的轴面速度均匀分布。一元流动理论设计中只能确保叶轮前后的液体运动条件,叶轮内部液体质点运动规律在设计中能任意确定。

二元流动理论可以同样假设叶片数量能无限多,液体运动轴对称,假定叶轮流道和流体流态在叶道截面上呈线型变量关系,也就是说叶轮周围水流流动在同一截面不同高度位置上呈有规律变化,越接近叶轮处流速越大,向上越接近盖盘处水流速度越小。

一元流和二元流理论不能真实反应出泵内流体的流动状态,叶轮性能的判断只能通过水力模型测试试验才能确定。

一元流叶轮和三元流叶轮图

三元流动理论

三元流理论是将叶轮内部的三元立体空间进行无限地分割,并对叶轮流道内各个工作点进行分析,建立真实完整的叶轮内流体流动的数学模型。根据三元流理论设计出来的叶片形状是不规则曲面形状,叶轮叶片的结构能适应流体的真实流态,可以控制叶轮内部全部质点的速度分布。使用三元流理论设计的高效节能水泵,运行效率和原有水泵运行效率相比有明显提高。

三元流动叶轮设计

我们公司有专业的高新技术团队,可以对高效水泵或者叶轮进行定制设计,根据“射流-尾迹三元流动理论”把叶轮内部的三元立体空间进行无限分割,分析叶轮流道内各个工作点,建立真实的叶轮内流体流动数字模型,进行网格划分和流出计算,使用三元流动设计优化叶片的进出安放角、叶片数、扭曲叶片各截面形状等,防止水在叶片之间形成回流使工作面的流动分离,使水在叶轮间流动更接近设计状态,减少流动损失与无用功,综合提高节能水泵整体效率。

三元流叶轮制造工艺

三元流叶轮图

我们公司对于中小型三元流叶轮使用金属模,模具进行数控加工,叶轮使用不锈钢精密铸造。对于大型三元流叶轮,叶片毛坯使用锻造或者铸造,叶片与叶轮前后盖板使用数控精密加工,加工完成后,整个叶轮使用拼焊工艺。使用这种工艺的优点是叶片型线完全达到设计要求,所有的叶轮经过动静平衡和水力平衡处理,提高水力效率。

节能水泵三元流叶轮设计与制造由水泵厂家总结。

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