離心幫浦水力設計 葉輪設計 8 葉片加厚

2021-09-19 04:03:45 字數 2842 閱讀 2762

上述所畫出的軸面截線,只是葉片的骨線,而葉片實際上是有厚度的,所以需要在骨線上面進行加厚處理,以便得到葉片的兩個表面(工作面和背面)。

葉片可以在展開流面上、軸面和平面圖上加厚。

以保角變換所得到的軸面截線為骨線向兩邊加厚,或者以此為工作面向背面加厚。軸面投影圖上的軸面厚度(沿軸面流線方向)按下式進行計算

δ m=

scos

βi\delta_m=\frac

δm​=co

sβi​

s​式中s

ss為葉片在流面上的厚度,β

i\beta_i

βi​為葉片在當前點處的安放角。

葉片實際厚度s

ss沿著各個流線長度的變化規律可以預先給定,一般取等厚度部分為葉片全長的2/3

∼3/5

2/3\sim3/5

2/3∼3/

5,頭部削尖,三條流線可以共用乙個厚度變化規律。一般小幫浦進口流面厚度約為2mm

2mm2m

m,最大厚度為4∼5

mm4\sim5mm

4∼5m

m。自行把握,經驗開整。

給定了真實厚度(或流面厚度s

ss)後,可以列表計算各點的軸面投影厚度δ

m\delta_m

δm​。其中的β

\beta

β角可以從方格網上面對應點量取。其餘流線厚度可以類似算出。

小幫浦各流線厚度可以取相同厚度,大幫浦應考慮拔模,從後蓋板向前蓋板厚度遞減,因為葉片通常向後蓋板方向拔模,厚度可以按照下表進行計算。

軸面°

\degree

°01020

3040

5060

7080

90100

110120

130135

流面厚度s

前流線β

\beta

β前流線cos⁡β

\cos\beta

cosβ

前流線δm=

s/cos⁡

β\delta_m=s/\cos\beta

δm​=s/

cosβ

中流線後流線

列表來計算厚度的話,量角的誤差很大,而且非常麻煩。為了避免這些缺點,可以按照給定的流面厚度s

ss,按照方格網展開圖直接加厚。s為垂直於型線方向上的流面厚度,在豎直方向測得δ

m\delta_m

δm​,就是軸面厚度,可以直接將其加在軸面投影圖的對應點上(沿軸面流線方向加厚)。因為凸面是工作面,凹面是背面,所以背面軸面截線在工作軸面截線的下面。

應當注意的是,方格網上的流線是利用區域性相似原理做出的,流線的長度並不等於真實流線的長度,沿此流線的厚度變化也和實際情況不同。但就各軸面處(10°、

20°、…

、130

°10°、20°、…、130°

10°、20

°、…、

130°

等截面)的厚度數值而言,和列表計算的數值是完全一樣的,因而該方法既簡單又精確!!(由於所謂保角變換的變尺寸不變角度特性所決定的,相當於完成了δm=

s/cos⁡

β\delta_m=s/\cos\beta

δm​=s/

cosβ

的操作)

不管上面是何種方法了,由於我們在前面方格網上葉片繪型的時候,已經算好了各條葉片型線的三次曲線精確表示式,那麼可以很容易地同時一併算出葉片型線在各個周向軸面截面上的扭角來(β

=arctan⁡(

dy/d

x∣x=

xnow

)\beta = \arctan(dy/dx|_)

β=arctan(d

y/dx

∣x=x

now​

)),這樣角度就無需量取了,突然感覺好嗨皮有木有啊。同時我們假設了葉片垂直方向的真實厚度是由小到大規律變化的,即2∼4

mm2\sim4mm

2∼4m

m在前三分之一段,4mm

4mm4m

m在後面三分之二段,即如下表所示:

軸面°

\degree

°01020

3040

5060

7080

90100

110120

130135

流面厚度s

22.5

33.544

4444

4444

4那麼直接用δm=

s/cos⁡

β\delta_m=s/\cos\beta

δm​=s/

cosβ

公式即可算出葉片在軸面投影圖上沿著流線方向的厚度變化規律了。接下來在軸面投影圖上沿著前後蓋板和中間流線的葉片工作面截線節點上順著流線去找尋δ

m\delta_m

δm​長度的點,即為背面截線點。這個找點同樣由程式計算得到,前後蓋板可以精確找到這樣的點,而中間流線則需要使用三萬個離散點去找尋近似點,具體參考matlab程式。找到這些點的座標後,直接在autocad中點出即可,然後將前中後流線上葉片背面的交點用三點圓弧繪製圓弧,便得出了葉片背面的加厚型線。

繪製好的葉片加厚圖如下:

加厚之後,會發現背面和原本骨線(工作面)交織在一起,其實不用擔心,仔細想下就會明白,所謂的交織在一起的是分屬於不同軸面的,所以實際上在三維實際葉輪上它們是不可能相交的,無須擔心。

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