叶片厚度对轴流泵性能的影响

不同粗糙度对轴流泵水力性能的影响研究顾梅芳;杨晓红;孙锋明;陈新华【摘要】为了探讨轴流泵各过流部件壁面粗糙度对水力性能的影响,将轴流泵分为进口段、叶轮室、导叶室以及出口段4部分,采用中心实验设计方法,基于数值模拟仿真技术对轴流泵的扬程、轴功率及效率进行了试验设计和仿真研究.结果表明,叶轮壁面粗糙对水力性能影响最大,对扬程的影响系数为-0.265,对效率的影响系数为-0.283,对轴功率的影响系数为0.099.文章的研究对指导轴流泵站的运行管理和维护提供了很好的指导意义.对轴流泵的加工制造精度要求也提供了理论依据.【期刊名称】《水利技术监督》【年(卷),期】2018(000)006【总页数】5页(P146-148,190,200)【关键词】粗糙度;轴流泵;数值模拟;实验设计【作者】顾梅芳;杨晓红;孙锋明;陈新华【作者单位】江阴市重点水利工程建设管理处,江苏无锡214431;江阴市水利工程公司,江苏无锡214431;江阴市璜土水利农机管理服务站,江苏无锡214431;江阴市南闸水利农机管理服务站,江苏无锡214431【正文语种】中文【中图分类】S277.9;TV136在大型泵站设计中，按照第二相似律选择合适的水泵，水泵在设计工况下的效率、流量均在模型试验中得到保证。

在泵站建成之初，流道表面用模板保证尺寸结构满足设计要求，同时也能保证壁面光滑，叶轮和导叶往往由车床加工，通过喷漆处理，防止叶片及导叶表面锈蚀。

而在使用过程中，由于输运介质中杂质对壁面的磨损，喷漆脱落引起表面锈蚀，或者直接是杂质对壁面的撞击、沉淀在壁面上，或者气蚀作用对叶片的磨损，都会引起壁面粗糙度的变化，从而引起泵站水力性能的恶化，大幅削弱泵站在使用中应有的功能[1- 3]。

为了探讨粗糙度对水力性能的影响，朱红耕[4]、李龙[5]等人研究了轴流泵的水力性能随着粗糙度的变化关系，高军甲[6]认为对输油离心泵叶轮进行电解抛光后，大幅降低粗糙度，效率提高了5%，冯建军[7]、王川[8]等也进行过类似的研究得到相应的结论。

书山有路勤为径，学海无涯苦作舟
叶片厚度对混流泵性能的影响研究
采用高质量结构化网格离散混流泵计算域，基于雷诺时均(RANS)方程和剪切应力输运(SST)湍流模型对混流泵内流场进行数值模拟。

采用多种定性和定量指标对不同叶轮叶片厚度时混流泵的扬程、功率和效率特性及叶轮进、出口的流场流动情况进行对比分析。

结果表明：在相同流量下，随叶轮叶片厚度减薄，泵的扬程和功率增加，且最高效率点向大流量工况偏移，最高效率略有升高；叶轮叶片厚度减薄提高了流场流动均匀度，改善了叶片表面压力分布情况，使空化性能得以改善。

研究叶轮的结构参数对泵类机械水力性能的影响具有明显的工程指导意义。

戴辰辰和韩小林进行了叶顶间隙对轴流泵端壁间流动及性能影响的数值模拟；丁思云和邓德力进行了叶片数对离心泵内部流场影响的研究；Bonaiuti 分析了叶片负载分布、叶片导边扭曲程度和叶片出口轮毂直径等因素对混流泵水力效率和空化性能的影响。

朱云耕和谈明高分别进行了壁面粗糙度对轴流泵性能影响的数值研究。

叶片厚度对泵的扬程、效率、汽蚀性能都有显著的影响，这种影响通常是非线性的。

从综合性能最优的角度来看，存在着既满足结构强度性能又满足水动力性能的最佳叶片厚度。

而目前在叶片厚度对混流泵性能影响上还缺乏必要的研究。

近年来，将计算流体力学(CFD)技术融入到泵类机械的研发、性能分析和优化设计过程已成为一个活跃的领域。

本文建立了混流泵数值模型，采用分块结构化网格离散，基于RANS 方程和SST 湍流模型对混流泵内流场进行数值模拟，根据计算结果分析了混流泵的扬程、功率、效率和汽蚀性能随叶片厚度的变化规律。

文中结论可为提高混流泵的水力设计水平和结构设计水平提供依。

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。

轴流泵叶片的数控加工技术分析作者：陈勇来源：《科技创新与应用》2014年第34期摘要：轴流泵常用于城市给排水、农业排灌、电厂输送循环水等，具有扬程低、性能参数可调节、流量大、低水位等优点，所以得到了广泛的应用。

叶片是轴流泵主要的部件之一，叶片的质量对轴流泵各项性能指标有直接影响。

文章对轴流泵叶片数控加工的技术要求、工艺等进行了分析，供有关人员参考。

关键词：轴流泵叶片；数控加工；技术要求；处理工艺随着社会经济的快速发展，特别是科技水平的进步，数控加工技术发展迅速，已渗透到各个领域。

在制造业中，轴流泵叶片采用数控加工技术，不仅提升了产品加工的效率，还有效保证了叶片的质量，为轴流泵各项性能指标的提升做出了巨大的贡献。

1 轴流泵叶片数控加工技术概述立式轴流泵属于叶片式泵，具有高比转数、效率高、使用方便、扬程低、流量大、性能可调节、占地面积小等优点，并且能够适用于低水位。

因此，这种水泵广泛应用于城市给排水、农业排灌等工程中。

轴流泵叶片装在叶轮上，根据叶片可调性能将轴流泵分为固定式轴流泵以及可调节轴流泵。

固定式轴流泵性能参数在叶轮运行过程中不能够调节，只有在叶片停止运行后，才能进行叶片的调节，具体实施为将叶片拆下，并进行安放角度的调节。

可调节轴流泵通过机械或液压调节机制，能够在水泵运行中通过电动、手动等方式实现调节，无需停机拆除，方便快捷，适用性强。

叶片是轴流泵最重要的部件，对轴流泵整体的气浊性能、能量指标、水压、运行震动等性能指标具有直接的影响。

对叶片的数控加工，要确保叶片各方面性能可以满足设计要求。

2 轴流泵叶片数控加工技术要求及处理工艺2.1 叶片加工材料2.2 数控加工技术要求轴流泵制造项目招标文件中，对叶片数控加工的技术要求主要体现在以下几个方面：（1）叶片型线最大偏差应该控制在叶轮直径的0.15%以下。

（2）对叶片正面与背面的波浪度要求为，波浪度小于0.02，叶片进出水口容易出现气浊现象的部位，波浪度需要控制在0.01。

双向潜水贯流泵装置水力特性及导叶结构优化分析身份证号：摘要：双向潜水贯流泵在工作中具有大流量和低扬程的特点，可通过叶轮的正反向配合实现双向工作。

其结构紧凑，安装方便，维修便捷。

常用于灌溉和排涝双向泵站，提供科学化分析满足工作要求。

然而，在实际运行中，正反向性能存在差异。

通过深入研究和分析，可以提出科学化与合理性建议。

双向潜水贯流泵系统的进水通道设计能够最小化流动阻力，同时具备出色的水力性能。

设计采用的流体导向和灯泡形等因素发挥支撑作用，并实现了回收再利用。

弯曲的导叶对于叶轮进口速度会产生影响，并影响回收环量，进而导致泵系统性能下降。

关键词：双向潜水贯流泵装置；水力特性；导叶结构优化引言经研究发现，使用弯导叶可使反性能减小，而正性能则下降并且参数变化波动较大。

因此，许多因素都会影响导叶的厚度与泵的性能之间的关系。

通过对单一因素的分析，可以发现在泵装置正常运行时，导叶的厚度与泵的性能之间存在冲突。

导叶的厚度增加可能会改善流动分离。

一、研究的背景和意义目前，水泵广泛应用于生产和生活领域，特别是在农业中的排水和灌溉方面。

它的主要目的是确保农业生产的顺利进行，并在城市建设和工业生产中发挥作用。

当前国家发展快速，经济需要进一步提升，相应的，机电排灌事业也应与时俱进。

如今，已有各类泵站投入使用，有效地推动了农业稳定发展，在应对干旱和水灾等自然灾害方面，对于工业生产和城乡生活具有极其关键的影响，水泵成为不可或缺的工具之一，发挥了关键的作用。

中国目前有600,000座固定泵站，其中有300多个大型泵站，还有21个低扬程泵站。

这些泵站的特点是流量大、扬程低，并且价格相对较为经济实惠，是经济型水泵。

江苏地区常常出现河水位的大幅变化，致使频繁的旱涝交替，所以需要建立具备双向抽水功能的泵站，不但可用于灌溉，同时也能够用于排水，也可用于应对旱涝灾害。

在建立泵站时，常常面临着多种困难，如低扬程、大流量等等。

这些特点对于建设是必不可少的，但却很难实现，尤其与传统的双向抽水泵相比，双向潜水贯流泵结构紧凑、安装简便、易于维修，因此被广泛应用于许多泵站。

不同叶片厚度对轴流风机流动特性影响的数值模拟李俊;徐洪海;余培铨;徐金秋【摘要】为了获得不同叶片厚度对轴流风机流动特性的影响,对叶片相对厚度为6%、9%、12%以及15%的4种风机进行了数值模拟.结果表明:薄叶片风机在设计流量点附近有更好的气动性能,但流量变化对风机性能的影响明显大于厚叶片风机,厚叶片的风机有更大的稳定工作区间.叶片厚度的增加,改善了叶片前缘附近的流动情况,但使叶片尾缘附近的做功能力减弱,流动分离更加严重;减小了叶顶泄漏流对主流的影响和叶顶二次流动强度,但叶片中尾部二次流强度增加,使流动失稳,增加了能量损失,使得风机气动性能降低.【期刊名称】《风机技术》【年(卷),期】2017(059)005【总页数】7页(P20-25,31)【关键词】轴流风机;数值模拟;叶片厚度;流动特性【作者】李俊;徐洪海;余培铨;徐金秋【作者单位】浙江省风机产品质量检验中心;浙江省风机产品质量检验中心;浙江省风机产品质量检验中心;浙江理工大学【正文语种】中文【中图分类】TH432.1;TK05轴流式通风机通常应用于大流量低压力的场合。

其发展较离心式通风机晚些，但在19世纪末已经广泛应用于工业场合。

随着航空事业的发展，机翼理论的研究和发展推动了轴流式通风机设计的发展[1]。

目前国内外研究人员对轴流式通风机的研究和设计主要集中在通风机叶片结构的优化方面，从而提高轴流式通风机的全压和效率。

在叶片优化设计的研究中主要关注的是比转速、叶片安装角、叶片进出口气流角等参数对风机性能的影响。

许名珞[2]通过改变叶片安装角，从而改变了叶片的后弯角，最终结果发现仿真结果与实验测试结果相符，满足了优化目标。

国内外学者针对厚度变化的叶片对通风机性能的影响也进行深入研究。

韩中合等人[3]针对3种不同的翼型厚度进行了数值模拟，发现较大厚度的翼型适合于大攻角的情况，但是容易出现尾部涡流。

何元新[4]采用三维建模软件PRO/E对轴流风机叶片的造型问题提出了解决办法，使建立的三维模型与实际铸造模型一致，为数值模拟结果的准确性和可靠性提供了帮助。

液压#动与&封/2021年第04期doi：103969/j.issn0008-08133021.04304叶片修圆对蜗壳式轴流泵反转作透平的性能影响程培斋，李怀瑞(兰州理工大学能源与动力工程学院，甘肃兰州730050)摘要：为了利用轻化工行业中低扬程、大流量的液体余压能，以国内某企业生产的一台比转速为900的PLKXII型蜗壳式轴流泵为研究对象％对模型泵叶片的进口边和出口边分别进行了修圆处理(即在叶片的背面、工作面和叶顶的交线处倒圆角)，建立叶片无修圆、进口修圆、出口修圆和进出口同时修圆4种叶轮的三维模型，然后使用ANSYS IDEM对模型进行非结构化四面体网格划分，并基于ANSYS Fluent对不同方案进行CFD定常数值模拟计算，得到了泵工况和透平工况下的外特性以及内部流动信息。

研究表明：叶片进口处修圆会使模型泵的效率提升0.78%，但因为叶片有效面积的减少，扬程降低1.6%，轴功率降低1.5%。

叶片出口修圆会使液力透平的效率提升0.92%,水头降低1.25%,轴功率降低1.31%。

叶片进口修圆后进口附近的压力和速度分布得到了一定的改善，并且减小了叶片工作面的低压区面积,降低了汽蚀发生的可能性。

关键词：蜗壳式轴流泵;叶片修圆;性能;影响中图分类号:TH137；TH312文献标志码:A文章编号：1008A813(2021)04-0010A8The Influence of Blade Roundnes s on Wc Performance of Volute AxialFlow Pump Reversing TurbineCHENG Pei-zhai，LI Huai-rui(Colleaa of Enegy and Power Engineering，Lanzhou Unia.of Tech.，Lanzhou730050，China)Abstract：In order te utilize the low-pressure，larae-Aow liquid residual pressure energy in the light chemical industry，a PLK XII volute axial low pump with a specific speed of900produced by a domestic enterprise was taken as the research object.The inlet and outlet sides of the model pump blades were rounded(ie，rounded at the intersection of the back of the blade，the working surface and the tip of the blade)，and the blades without rounding，inlet rounding，and exit rounding were established The three-dimensional model of four impeSers was rounded at the same Wmc as the and export，and then ANSYS IDEM was used te perform unstructured tetrahedral meshing，and based on ANSYS Fluent，the CFD constant value simulation calculation of different schemes was performed te obtain the pump working conditions and penetration Eieeenaochaeaceeeieic*and ineeenaotoowintoemaeion undeenoemaowoekinycondieion*.Seudie*haee*hown ehaeeoundinyeheinoeeoteheboade will increase the eSiciency of the model pump by0.78%，but because of the reduction in the eSective area of the blade，the head is reduced by1.6%and the shaft power is reduced by1.5%.The rounding of the blade outlet will increase the efficiency of the hydraulic turbine by 0.92%，reduce the head by1.25%，and reduce the shatt power by1.31%.After the blade inlet is rounded，the pressure and velocity diswibution near the inlet have been irnproved te a certain extent，and the area of the low pressure area of the blade working surface has been reduced，reducing the possibility of cavitation.Key wordt:volute type axial tow pump；blade roundness;performance；influence蜗壳式轴流泵是一种高比转速的叶片泵，其叶轮为轴流式叶轮，但是压水室为类似于离心泵的蜗壳，采用了悬架后开门式结构，可以在不影响管路系统的情况下而拆装泵的叶轮转动部分。

精 密 成 形 工 程第15卷 第9期192 JOURNAL OF NETSHAPE FORMING ENGINEERING2023年9月收稿日期：2023-07-13 Received ：2023-07-13引文格式：吴旭辉. 叶片厚度变化对船用轴流涡轮性能的影响[J]. 精密成形工程, 2023, 15(9): 192-197.WU Xu-hui. Effects of Blade Thickness on Performance of Marine Axial-flow Turbines[J]. Journal of Netshape Forming Engi-叶片厚度变化对船用轴流涡轮性能的影响吴旭辉（海装广州局驻重庆地区第二军事代表室，重庆 400042）摘要：目的 研究船用轴流涡轮叶片厚度对涡轮性能的影响，为高性能涡轮设计提供参考。

方法 基于计算流体力学（CFD ）仿真，模拟分析了2种叶片厚度下的叶片压力、涡轮流通特性及效率特性。

结果 在相同膨胀比条件下，当叶片厚度从16.12 mm 增大至16.61 mm （叶根处宽度）时，折合流量下降。

当膨胀比从1.5增大到2时，加厚叶片的折合流量从0.216增长至0.238，未加厚叶片的折合流量从0.219增长至0.243。

当膨胀比从2继续增大时，涡轮流量随膨胀比的变化而趋于平缓。

当膨胀比约为2时，涡轮效率达到最高。

采用加厚叶片时，涡轮效率最高达到0.815；当膨胀比为1.5~2.68时，涡轮效率在0.8以上。

当采用未加厚叶片时，涡轮效率最高达到0.808；当膨胀比为1.6~2.38时，涡轮效率才能达到0.8以上。

结论 转子叶片的加厚有利于降低能量损失，且叶片表面产生旋转涡流有助于减轻尾缘处的速度冲击，进一步降低了能量损失；但转子叶片过厚会限制流体的通量，使转子的通流面积减小，涡轮的折合流量减小；在大膨胀比条件下，加厚叶片涡轮的堵塞流量明显小于未加厚涡轮的。

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。