合理选择轴流泵的导叶数

立式轴流泵的结构特点说明立式轴流泵叶轮装有2～7个叶片，在圆管形泵壳内旋转。

叶轮上部的泵壳上装有固定导叶，用以消除液体的旋转运动，使之变为轴向运动，并把旋转运动的动能转变为压力能。

轴流泵通常是单级式，少数制成双级式。

流量范围很大，为180～36万立方米/时;扬程一般在20米以下。

轴流泵一般为立式，叶轮浸没在水下面,也有卧式或斜式轴流泵。

小型立式轴流泵的叶轮安装位置高出水面时，需要用真空泵排气引水启动。

轴流泵的叶片分固定式和可调式两种结构。

大型轴流泵的使用工况(主要指流量)在运行中常需要作较大的变动，调节叶片的安装角可使泵在不同工况下保持在高效率区运行。

小型泵的叶片安装角一般是固定的。

该水泵属于动力式泵中比转数最高的一种，比转数为 500～1600。

泵的流量-扬程、流量-轴功率特性曲线在小流量区较陡，故应避免在这一不稳定的小流量区运行。

轴流泵在零流量时的轴功率最大，因此泵在启动前必须先打开排出管路上的阀，以减小启动功率。

轴流泵主要适用于低扬程、大流量的场合，如灌溉、排涝、船坞排水、运河船闸的水位调节，或用作电厂大型循环水泵。

扬程较高的轴流泵(必要时制成双级)可供浅水船舶的喷水推进之用。

轴流泵的性能优点：其中立式轴流泵主要是靠叶片的升力将流体引到出口，是轴向进，轴向出，具有流量大等优点。

1、潜水轴流泵：驱动水泵的电动机是干式全封闭潜水三相异步电动机，可以长期浸入水中运行，具有传统机组一系列无可比拟的优点。

2、由于电机与水泵构成一体，无须在安装现场进行耗工、耗时的电机、传动机构、水泵轴线对中的装配工序，现场安装方便、快速。

3、由于潜入水中运行，可以大大简化泵站的真土工及建筑结构工程，减少安装面积，节约工程造价30~40%。

4、噪声低，泵站内无高温，改善操作环境，可按要求建成全地下泵站，保持地面的环境风貌。

5、潜水电机采用双重或三重机械密封，F级(耐温155。

C)绝缘，防护等级为IP68(IEC)。

在水力模型方面，我们吸收了国内外同类产品的优点，采用国际上最先进的变环量、变轴面速度升力法，独立设计的高效节能、抗6、汽蚀性能好的新型水力发电模型。

用以通常20米的叶两种的安流泵功率的轴适用厂大其正和负速旋一排轴流泵叶轮以消除液体的常是单级式，米以下。

轴流叶轮安装位置种结构。

大型安装角可使泵泵属于动力式率特性曲线在轴功率最大，用于低扬程、大型循环水泵设将此机翼正、负压力的如果流体不负压，即翼面如果将机翼旋转时，翼面排造成了液体轮装有2～7个的旋转运动，使少数制成双流泵一般为立置高出水面时型轴流泵的使泵在不同工况式泵中比转数在小流量区较因此泵在启动大流量的场泵。

扬程较高翼悬挂在流体的大小与翼形不动，而机翼面（机翼上面翼形的桨叶固面（螺旋桨下侧体(或气体）的轴个叶片，在圆使之变为轴向双级式。

流量立式，叶轮浸时，需要用真空用工况（主要况下保持在高数最高的一种较陡，故应避免动前必须先打合，如灌溉、高的轴流泵（体中，流体以形及迎角(翼背以相等速度在面）为负翼背定在转轴上侧）因负压而的流动。

这就轴流泵管形泵壳内旋向运动，并把范围很大，为浸没在水下面空泵排气引水要指流量）在效率区运行，比转数为免在这一不稳打开排出管路、排涝、船坞必要时制成双一定的速度流背与液流方向在流体中运动为正压。

在此，形成螺旋桨而有吸流作用就是轴流泵的泵简介旋转。

叶轮上把旋转运动的为180～360面，也有卧式水启动。

轴流在运行中常需。

小型泵的叶500～1600稳定的小流量路上的阀，以坞排水、运河双级）可供浅流过时，翼面向之倾角）以动时，则翼背此压力作用下桨，并使之不用，翼背因正的工作原理。

上部的泵壳上的动能转变为0万立方米/时式或斜式轴流泵流泵的叶片分需要作较大的叶片安装角一0。

泵的流量量区运行。

轴以减小启动功河船闸的水位浅水船舶的喷面发生负压，及流体速度背和翼面受到下机翼将获得不能沿轴向移正压而有排流 上装有固定导为压力能。

轴时；扬程一般泵。

小型轴流分固定式和可的变动，调节一般是固定的量-扬程、流量轴流泵在零流功率。

轴流泵位调节，或用喷水推进之用翼背发生正的大小有关。

到与前相同的得升力。

叶轮参数对 020Q84喷水推进轴流泵性能的影响2010年05月31日 e-works随着计算机技术及计算流体力学等新学科的飞速发展，CFD对轴流泵进行内部流场计算成为可能，并已成为重要的设计手段。

运用软件数值模拟流体机械的几何参数对其性能的影响，可以方便地研究其内部规律，找到提高效率的有效途径。

本文运用流体软件FLUENT对020Q84喷水推进轴流泵模型的内部流场进行了数值模拟，比较全面地研究、分析了叶片数、转速、轮毂比、安装角等几何参数对其性能的影响。

这可为提高喷水推进轴流泵设计水平提供有益的参考。

1 数值模拟计算文中020Q84喷水推进轴流泵模型的计算区域包括进水段、动叶轮区域、导叶区域和出水段组成的整体。

其中，动叶和导叶的数目分别为：6个和7个，轮毂比为0.4，进口直径为200mm，设计转速为1450r/min。

本文对各部分计算区域分别生成网格，然后通过网格拼接技术耦合起来，网格总数为1,887,307。

该叶轮模型以X轴为旋转轴，图1给出了该泵的三维示意图及叶片表面的计算网格。

图1 泵的形状及叶片表面的计算网格本文采用标准k-ε紊流模型和SIMPLE算法，选择分离隐式求解器模拟计算轴流泵内部从进口到出口的360o全流场，求解三维时均雷诺N-S方程，各种变量和湍流粘性参数都用二阶迎风格式离散。

采用MRF方法处理轴流泵动静界面数据的交换，收敛精度为10-7，收敛耗时约20小时。

2 数值模拟结果与实验比较分析2.1 性能预估模型数值计算很重要的一个目的，就是预测泵的外特性。

喷水推进轴流泵的流场计算结束后，可以分别获得泵进、出口的总能量。

叶轮扬程就是叶轮进、出口断面的质量平均总压之差，根据泵进、出口的总能量的差值可以预测泵的扬程H。

进口的总能量以进口处的总压Poin来表示；出口处的总能量以出口处的总压Poout 来表示。

预测的扬程按下式计算：式中：ρ—水的密度，为常数；g—重力加速度，也是常数；Δz—叶轮出口与叶轮进口在垂直方向的距离。

轴流泵为一种高比转数(500~1200)叶片泵，其流量大扬程低，流量大约在0.1~50米³/秒范围内，扬程一般低于25米;多数在4~15米。

液流在旋转翼形叶片作用下，产生沿轮轴轴向的运动。

又因它的叶片象螺旋桨，所以又叫做螺旋桨泵。

在轴流泵中，水的流动如同在螺旋表面上的运动一样，即一方面沿轴前进，另一方面还跟着叶轮旋转。

从叶轮中流出来的带有切向速度的旋转水流，如果直接进入管道，则这一部分旋转的动能就讲完全损失掉。

为此，需要消除液体的旋转运动，并把它的动能变换为压力能，达到提高水泵效率的目的，因此设有导叶。

导叶的数目一般比叶轮叶片的数目多一片或少一片。

而叶轮叶片数与比转数有关，低比转数轴流泵(ns=500~600)，叶片数Z=5~6;中比转数轴流泵(ns=800~900)，叶片数Z=4;高比转数轴流泵(ns>1000)，Z可取3片或2片。

对于可调节的轴流泵叶轮(即叶片可以转动)，Z>4时会造成转动机构上的困难。

导叶进口边与叶轮出口边之间的距离也有一定的要求，一般为0.1D,D为导叶直径;如果这个距离太小，轴流泵运行不稳定，如果距离太大，则又增大了水力损失。

轴流泵产生的理论水头，其方程式和离心泵的很相似，不过考虑到轴流泵出口与入口圆周速度相同，所以有：H∞=u2(v2u-v1u)/g如果叶轮入口没有预旋，则上式为：H∞= u2v2u/g理论流量为：QT=vF式中 v——液体在叶轮轴向的分速，米/秒;F——液体在出口处的横断面积，米²。

轴流泵工作时，也会发生汽蚀现象。

即在叶片背部压力降低到低于工作水温的饱和压力时，液体开始蒸发产生汽泡;汽泡沿流线进到压力较高的区域时，受压迅速收缩，产生水力冲击，并对叶片表面造成严重的剥蚀损坏。

当汽泡区域进一步扩大时，叶片背部则会完全被汽泡覆盖，这时汽泡的消灭不在叶片上而是在叶片背后，所以对叶片无剥蚀作用，但由于此时汽泡堵塞了叶片之间的通道，所以水泵的流量、压力、效率等均下降，并产生噪音和振动，破坏水泵正常工作。

JIANGSU UNIVERSITY本 科 课 程 设 计设计说明书题目： 立式轴流泵学院名称： 能源与动力工程学院专业班级： 流体机械及其自动控制卓越学生姓名： ***学 号： **********设计导师： 高波2013 年11月目录第一部分内容摘要————————————————3 第二部分概述—————————————————4 第三部分设计方案及原理说明———————————7 第四部分水力设计————————————————8 第五部分结构设计————————————————15 第六部分重要部件的校核—————————————20 第七部分参考文献————————————————25 第八部分课程设计小结——————————————26第一部分内容摘要轴流泵流量大，扬程低，比转速高，轴流泵的液流沿轴方向流动，其设计的基本原理与离心泵基本相同。

轴流泵大多是单级立式的，可以分为固定叶片式和可调叶片式两种。

本设计的题目是可调叶片式轴流泵——即叶片可调节倾斜角度。

其内容只有大致工况设定，没有具体工作环境说明的要求，大致要求材料要有一定的耐腐蚀性能。

此外，轴流泵广泛应用于多种场合。

泵既有离心式的，也有轴流式的，既有立式的，也有卧式的，既有单级的，也有多级的，应不同场合而定。

本毕业设计要求为设计立式轴流泵，这就决定了设计方向为：立式、单级、轴流。

泵主要由泵体、传动轴和传动装置等组成。

其传动装置是将原动机的动力传递给泵轴的中间装置。

泵设计最主要的是水力设计——叶片及导叶的水力设计。

叶片的水力设计采用两种方法：圆弧法和升力法。

经分析比较：采用圆弧法设计的轴面投影图叶片更为光滑，难度相对更高；采用升力法设计的轴面投影图，虽然比圆弧法设计的稍微差点，但是，由于当今国内的制造水平对于三维曲面的加工还相对落后，即使是好的设计也是难以加工出来的，对于空间曲面加工效果好的机床是五轴联动机床，国内包括在国内的外企，拥有五轴联动机床的公司屈指可数。

1 轴流泵叶轮水力模型设计参数叶轮直径D=300mm ； 转速n=1450r/min ；流量Q=380L/s ； 扬程H=6.0m ； 空化余量NPSHre<7.0m2 叶轮设计流程第一、确定转速n 和比转速n s 第二、估算泵的效率第三、确定叶轮主要结构参数（1）确定叶轮的轮毂比h d ；（2）叶片数Z ；（3）外径D 。

第四、叶片的设计（流线法、升力法、……） 第五、叶片的绘型3 叶轮基本参数的选择3.1 比转速的确定已知转速n 后，就可根据公式计算出比转速来。

轴流泵的比转速ns 一般为500-1200，但根据需要，可以超出此范围，有些资料介绍ns 的范围为400-2000.851≈851.02=65.343HQn n s =3.2 叶轮外径D 和轮毂直径d h 的确定叶轮直径D 和轮毂直径d h 应根据轴面速度Vm 的大小来确定。

轴面速度Vm 的可按下面式计算：式中 Q——设计流量n——转速Vm——液体进入转轮以前的轴面速度轮毂比D d h 与比转速s n 有关，其值根据表1或图 1选取:表1 轮毂比D d h 与比转速s n 的关系sm Q n m V /495.6380.0145007.0307.0322=⨯⨯==图 1 轮毂比D hd 与比转速sn 的关系曲线从图及表中可看出，轮毂比D d h 随比转速s n 的减小而增大，这是因为：为了减小叶片在液流中的迎面阻力，必须使叶片后面不产生漩涡层，必须要使每一计算截面上围绕翼型流动的速度环量Γ1相等。

所以根据以上叙述，选择轮毂比为3.3 叶片数Z 的选择轴流泵叶轮的叶片数Z 与比转速s n 有关，其统计数据列于表2表2 叶片数Z 与比转速s n 的关系根据上表选择叶片数Z=44 叶片各截面的叶栅计算（流线法）如果用半径为r 和（r+dr ）的两个同心圆柱面去切割轴流泵的叶轮，则得到一个包括翼型在内的液体圆环，如图2所示，如将这个圆环剖开并展开于平面上，则得到一个无限直列叶栅，如图3所示。

轴流泵技术参数一、引言轴流泵是一种常用的离心泵，其主要特点是流量大、扬程低、效率高。

在工业生产和农业灌溉中，轴流泵被广泛应用。

本文将从轴流泵的技术参数方面进行介绍，以帮助读者更好地了解和使用轴流泵。

二、流量流量是轴流泵的一个重要技术参数，它表示单位时间内通过泵的液体体积。

轴流泵的流量通常以立方米/秒（m³/s）或立方米/小时（m³/h）来表示。

具体的流量大小取决于泵的类型、叶轮直径和转速等因素。

三、扬程扬程是轴流泵的另一个关键技术参数，它表示泵能够克服液体的静压力差，将液体抬升的高度。

扬程的单位通常为米（m）。

轴流泵的扬程与叶轮直径、转速、进口直径和出口直径等因素有关。

扬程越大，泵能够输送液体的高度也就越高。

四、效率效率是衡量轴流泵性能的重要指标，它表示泵转化输入功率为输出功率的能力。

轴流泵的效率通常以百分比（%）表示。

较高的效率意味着泵能够更有效地将输入的能量转化为流体的动能。

泵的效率受到多种因素的影响，包括泵的设计、叶轮形状和转速等。

五、功率功率是轴流泵的另一个重要技术参数，它表示泵转化或传输能量的速率。

轴流泵的功率通常以千瓦（kW）或马力（HP）来表示。

功率的大小取决于泵的流量、扬程和效率等因素。

通常情况下，功率越大，泵的输送能力也就越强。

六、转速转速是轴流泵的一个重要参数，它表示泵的叶轮每分钟旋转的圈数。

转速通常以转/分钟（rpm）来表示。

不同类型的轴流泵具有不同的转速范围，一般在几百到几千转之间。

转速的选择要根据具体的应用需求和泵的设计要求来确定。

七、进口直径和出口直径进口直径和出口直径是轴流泵的两个重要技术参数，它们分别表示泵的进口和出口管道的直径大小。

进口直径和出口直径的大小直接影响轴流泵的流量和扬程。

根据具体的工程需求和管道设计，合理选择进口直径和出口直径可以提高轴流泵的运行效率。

八、材料轴流泵的材料也是一个重要的技术参数，它直接影响泵的耐腐蚀性、耐磨性和使用寿命。

叶片数对轴流泵水力性能的影响顾丽琼;潘张宇;陈新华;顾梅芳【摘要】采用基于CFD数值模拟计算的方法研究叶轮叶片数和导叶叶片数对轴流泵水力性能的影响.对轴流泵的水力性能曲线进行数值计算并分析.结果表明,轴流泵的扬程随着叶轮叶片数的增加而增加,但并不是严格随着叶片的多少成比例升高,轴流泵效率随着叶轮叶片数的减小而增大,必需汽蚀余量随着叶轮叶片数的减小而增大.不同导叶叶片数下泵段扬程基本保持一致,说明导叶在进行配套设计完成后,单改叶片数对扬程影响很小,但是对效率影响较大,特别是大流量工况叶片数越多,效率越低.【期刊名称】《水利科技与经济》【年(卷),期】2018(024)006【总页数】6页(P47-52)【关键词】叶片数;水力性能;数值计算【作者】顾丽琼;潘张宇;陈新华;顾梅芳【作者单位】江阴市水利工程公司,江苏无锡214431;江阴市白屈港水利枢纽管理处,江苏无锡214400;江阴市南闸水利农机服务站,江苏无锡214431;江阴市重点水利工程建设管理处,江苏无锡214431【正文语种】中文【中图分类】TH312;TV131.40 引言轴流泵站在城市防洪排涝，跨流域调水等工程中发挥了重要的作用，轴流泵叶片数和导叶叶片数的选择对泵站的高效运行起着至关重要的作用。

围绕着轴流泵叶片数和导叶叶片数，相关人员展开了深入的研究，姚捷[1]等围绕叶轮叶片数对轴流泵压力脉动特性进行了分析；张志远、韩小林、鄢碧鹏等[2-6]围绕叶轮叶片数对水泵性能和空化特性的影响进行了研究分析，但对于轴流泵叶轮叶片数和导叶叶片数对全工况的性能影响分析不全面。

本文围绕叶轮叶片数和导叶叶片数，采用CFD 数值模拟计算的手段，对泵段的全工况进行能量特性分析，分析结果可为泵站的设计及经济运行提供指导。

1 数值模拟1.1 计算模型本文采用CFD数值模拟手段分析叶轮叶片数和导叶叶片数对轴流泵段水力性能的影响，计算以某一特定比转数水力模型为基础，叶轮的叶片数为4片，导叶的叶片数为5片。

轴流泵的基本构造轴流泵的外形很象一根水管，泵壳直径与吸水口直径差不多，既可以垂直安装(立式)和水平安装(卧式)，也可以倾斜安装(斜式)。

(1)吸人管：为了改善人口处水力条件，常采用符合流线形的喇叭管或做成流道形式.(2)叶轮：是轴流泵的主要工作部件，其性能直接影响到泵的性能。

叶轮按其调节的可能性，可以分为固定式、半调式和全调式三种。

固定式轴流泵是叶片和轮毂体铸成一体的，叶片的安装角度是不能调节的。

半调式轴流泵其叶片是用螺母栓紧在轮毂体上，在叶片的根部上刻有基准线，而在轮毂体上刻有几个相应的安装角度的位置线，-4、-2、0、+2、+4等。

叶片不同的安装角度，其性能曲线将不同。

根据使用的要求可把叶片安装在某一位置上，在使用过程中，如工况发生变化需要进行调节时，可以把叶轮卸下来，将螺母松开转动叶片，使叶片的基准线对准轮毂体上的某一要求角度线，然后把螺母拧紧，装好叶轮即可。

全调式轴流泵就是该泵可以根据不同的扬程与流量要求，在停机或不停机的情况下，通过一套油压调节机构来改变叶片的安装角度，从而来改变其性能，以满足使用要求，这种全调式轴流泵调节机构比较复杂，一般应用于大型轴流泵站。

(3)导叶：在轴流泵中，液体运动好象沿螺旋面的运动，液体除了轴向前进外，还有旋转运动。

导叶是固定在泵壳上不动的，水流经过导叶时就消除了旋转运动，把旋转的动能变为压力能。

因此，导叶的作用就是把叶轮中向上流出的水流旋转运动变为轴向运动。

一般轴流泵中有6~12片导叶。

(4)轴和轴承：泵轴是用来传递扭矩的。

在大型轴流泵中，为了在轮毂体内布置调节、操作机构，泵轴常做成空心轴，里面安置调节操作油管。

轴承在轴流泵中按其功能有两种：①导轴承,主要是用来承受径向力，起到径向定位作用;②推力轴承，其主要作用在立式轴流泵中，是用来承受水流作用在叶片上的方向向下的轴向推力，泵转动部件重量以及维持转子的轴向位置，并将这些推力传到机组的基础上去。

(5)密封装置：轴流泵出水弯管的轴孔处需要设置密封装置，目前，一般仍常用压盖填料型的密封装置.轴流泵及混流泵都是叶片式泵中比转数较高的一种泵。