叶轮设计计算程序

叶轮设计计算过程设计参数取值流量Q250.006944取值0.007扬程H20转速n确定泵进出口直径泵进口直径Ds0.054520.056泵出口直径Dd0.0436160.044泵进口速度vs 2.843494 2.84泵出口速度vd 4.60599 4.6比转数ns93.6412993确定效率水利效率ηh0.8436520.844容积效率ηv0.9679350.97圆盘损失效率η′m0.923815机械效率ηm0.85总效率η0.6958780.7确定功率轴功率P 1.962ρ1000配套功率P′ 2.4 2.4K 1.2扭矩Mn7.9034487.9最小轴径d0.0104110.012[τ]35000000初步确定叶轮主要尺寸进口当量直径Do0.0474860.06Ko 3.54叶轮进口直径Dj0.060.06Dh0叶轮出口宽度b20.0080810.01Kb20.602443叶轮外径D20.1300580.13KD29.695498叶片出口角β220叶片数Z 6.0312796D10.06第一次精算叶轮外径理论扬程Ht23.6966823.7修正系数ψ0.8266670.83α0.62静矩0.003有限叶片数修正系数p0.1948190.195无穷叶片数理论扬程Ht28.321528.3叶片出口排挤系数ψ20.7850150.785δ5出口轴面速度vm2 2.252079 2.25出口圆周速度u220.0308620出口直径D2（1）0.1317810.132第二次精算叶轮外径叶片出口排挤系数ψ20.7882720.788出口轴面速度vm2 2.209513 2.21出口圆周速度u219.9659320叶轮外径D2（2）0.1317810.132说明： Δ0叶轮主要尺寸为：Dj60b210D2132叶轮出口速度叶片出口排挤系数ψ20.7882720.788出口轴面速度vm2 2.209513 2.21出口圆周速度u220.033220出口圆周分速度Vu211.61311.6无穷叶片数出口圆周分Vu2∞13.86713.867速度2900NPSHr3η进口流速vs3g9.8β120λ290填充数据计算数据给定数据不确定数据叶轮主要尺寸。

三元流叶轮设计流程
三元流叶轮是一种用于离心式压缩机、风机、涡轮机等设备中的重要组件，其设计流程通常包括以下几个步骤：
1. 确定设计要求和性能指标：根据设备的用途和要求，确定三元流叶轮的设计要求和性能指标，如流量、压力、转速等。

2. 建立数学模型：根据叶轮的几何形状和流场分布，建立数学模型，包括叶片数、叶片倾角、叶片后掠角、流道形状等参数。

3. 进行流场数值模拟：利用计算流体力学（CFD）软件对流场进行数值模拟，求解速度、压力、温度等物理量，并分析流场分布情况。

4. 优化叶轮结构：根据数值模拟结果，优化叶轮结构，如叶片数、叶片倾角、叶片后掠角、流道形状等，以满足性能指标和减少流动噪声。

5. 进行实验测试：对优化后的叶轮进行实验测试，验证数值模拟结果和优化效果，并进行必要的修正和调整。

6. 确定最终设计方案：根据实验测试结果和设计要求，确定最终的三元流叶轮设计方案，包括叶轮几何形状、叶片数、叶片倾角、叶片后
掠角、流道形状等参数，并进行生产制造。

需要注意的是，三元流叶轮的设计流程可能因具体设备而异，上述流程仅供参考。

在实际设计过程中，需要根据具体情况进行调整和完善。

叶轮设计计算程序
叶轮设计是涉及流体动力学和机械工程的复杂任务。

一般来说，叶轮设计的计算程序需要考虑多个因素，包括流体的性质、流体力学、材料科学以及性能优化等方面。

以下是一般叶轮设计计算程序的一些步骤和考虑因素：
1. 定义设计目标：定义叶轮的设计目标，包括性能指标、工作条件、流量范围等。

这可能包括效率、扬程、功率等方面的要求。

2. 选择工作流体：确定叶轮将要处理的流体，因为不同的流体会影响叶轮的设计参数。

3. 基础流体动力学：确定叶轮的基础流体动力学，包括入口和出口的流速、流量、压力等。

4. 叶片几何形状：设计叶片的几何形状，这包括叶片的数量、角度、厚度等。

通常使用CAD软件进行几何建模。

5. 叶轮材料：选择适当的材料，考虑到流体的性质、温度、压力等因素。

6. 性能优化：使用计算流体力学（CFD）等工具对叶轮进行性能优化，以确保其在不同工况下都能表现出色。

7. 叶轮制造：提供叶轮的详细制造图纸，包括加工工艺和质量控制。

8. 测试和验证：在实际工作环境中测试叶轮的性能，并对设计进行验证。

这可能包括实地测试或在实验室中进行试验。

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设计计算程序通常涉及使用专业的工程软件，如CAD（计算机辅助设计）、CFD（计算流体力学）等。

叶轮设计是一个高度专业化的领域，需要深厚的工程知识和经验。

设计程序的选择也取决于具体的应用和要求。

在进行叶轮设计之前，建议咨询具有相关经验的工程师或专业团队。

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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。

离心泵叶轮设计步骤第一步：根据设计参数，计算比转速 ns 第二步：确定进出口直径 第三步：汽蚀计算 第四步：确定效率 第五步：确定功率 第六步：选择叶片数和进、出口安放角 第七步：计算叶轮直径 D2 第八步：计算叶片出口宽度 b2 第九步：精算叶轮外径 D2 到满足要求 第十步：绘制模具图离心泵设计参数作为一名设计人员，在设计一台泵之前，需要详细了解该泵的性能参数、使用场合、特殊要求等。

下表为本章中叶轮水力设计教程中使用的一组性能要求。

流量 Q 扬程 H 转速 n 效率 介质 装置汽蚀余量 特性曲线 37 60 2900 65 清水 3.3 高效率 单位：m^3/h 单位：m 单位：rpm （转/分） 设计工况的效率:% 温度、重度、含杂质情况、腐蚀性等 或给定几何吸入高度,单位：m 要求平坦、陡降，无过载（全扬程）、高效等确定泵进出口直径右图为一台 ISO 单级单吸悬臂式离心泵的实物图和装配图。

对于新入门的学习者， 请注意泵的进出口位置， 很多人会混淆。

确定泵的进口直径 泵吸入口的流速 取到 1.0-2.2m/s。

进口直径计算公式 一般取为 3m/s 左右。

从制造方便考虑，大型泵的流速取大些，以减小泵的体积，提高过流能力。

而从提高泵的抗汽蚀性能考虑，应减小吸入流速；对于高汽蚀性能要求的泵，进口流速可以此处下标 s 表示的是 suction（吸入）的意思 本设计例题追求高效率，取 Vs=2.2m/sDs=77,取整数 80确定泵的出口直径对于低扬程泵，出口直径可取与吸入口径相同。

高扬程泵，为减小泵的体积和排出管直径，可小于吸入 口径。

一般的计算公式为： Dd=(0.7-1.0)Ds此处下标 d 表示的是 discharge(排出)的意思 本设计例题中，取 Dd = 0.81Ds = 65泵进口速度进出口直径都取了标准值，和都有所变化，需要重新计算。

Vs = 2.05泵出口速度同理，计算出口速度= 3.10详细计算可参考江苏大学关醒凡教授编写的《现代泵技术手册》。

【计算过程框图】最终通过编程计算，得到D2= 325 mm四、叶轮的叶片绘型4.1. 叶轮轴面投影图的绘制1.1. 作轴面投影图图4.1 叶轮轴面投影图4.1.2 检查轴面流道过水断面的变化图10－1的作法．作出断面形成线，如图4.2。

中心的轴面液流过水断面的面积f i，公式为：计算可从进口断面开始，按断面编号列表进行。

如表4.1图4.2 过水断面积变化检查i L(mm) r c(mm) b (mm) F (mm2)1 0 79.000 48.000 238142 19.023 80.646 47.372 239923 30.575 82.154 46.603 240434 49.22 89.225 43.012 241015 50.752 96.316 40.231 243346 86.674 132.113 30.245 250937 108.967 151.764 25.33 241418 124.236 165 20 20724表4.1 过水断面面积变化检查数据轴面必须与轴面流线垂直，液体从叶轮四周流出，所以轴面液流的过水断面是以过水断面形成线为母线绕轴线旋转以后所形成的抛物面，如图4.3图4.3断面面积沿流道中线变化曲线4.3 叶片进口安放角的选择与计算4.3.1正冲角取叶片进口角大于液流角，即β′1> β1，从而在叶轮进口形成正冲角Δβ，以减少进口损失，改善空化性能，改善大流量下的工作条件。

取Δβ = 3°。

4．3.2 计算过程叶片进口处的圆周速度：u1=πD1n60= 3.14×0.12×145060=9.106式中D1---叶片进口直径，m序号i 0 1 2 3 4R i0 65表4.2进口边分点半径出口边与轴线平行，因此只需将出口边四等分即得各分点。

有了进出口点，按照流道面积相等的原则可初步大致画出各条轴面流线。

然后沿流道取7 组过水断面，不断的修改各轴面流线，直至同一过水断面上各小过水断面所包含的面积相等（相对误差在3%以内）。

Eckardt叶轮数值计算一、引言二、研究方法本文研究的叶轮为入口轴向进气，工质为理想气体，总温总压入口条件为Pt=1 atm , Tt=288 K，叶轮设计转速为14000 rpm，设计流量为5.31Kg/s，设计压比为2.0。

叶顶间隙为前缘0.5mm，尾缘0.7mm，出口直径为400mm，叶片数为20。

数值计算选择cfx软件，指定网格数为60万，设置壁面y+为4，最终生成网格数为721160，最终网格如下图所示。

选择k-e湍流模型，设置总温总压入口，流量出口。

三、总体性能对比3.1 三个工况点性能对比由下表可看出，在转速14000RPM下，三个流量点的压比和效率偏差均较大，且对比几何结构，工况点流量总体性能实验值计算值偏差总压比 2.086 1.977 -5.22%4.53绝热效率86.5 92.6 7.05%总压比 2.094 1.949 -6.9%5.31绝热效率88 92.7 5.36%总压比 2.061 1.916 -7.03%6.09绝热效率86.8 92.1 6.1%3.2 总压特性在转速14000RPM的情况下，出口流量超过7.31kg/s后计算不能收敛，改用压力出口计算，出口静压从5000pa降低至-20000pa,出口流量只能到7.31174kg/s,即cfx计算的阻塞流量偏小，但同一流量点处流量出口和静压出口计算结果偏差较大，故只用流量出口的计算值绘制性能曲线。

四、流场细节对比叶轮的子午流道，相关尺寸及测量面位置如下图和表格所示。

测量面Ⅰ0.08Ⅱ0.43Ⅲ0.59Ⅳ0.87Ⅴ 1.014.1 压力场分析4.1.1 叶轮流道内静压分布下图为流道内压力场分布，cfx的静压为相对压力值，本文设置的参考压力为大气压，对比文献中的压力图，可知压力的范围及分布基本一致，在0.4～0.7倍叶片弦长方向，靠近轮盖和吸力面侧出现低压区。

4.1.2 叶轮出口总压下图为在M2工况点下，叶轮出口附近截面绝对总压分布，对比M1工况下的实验数据，可知在吸力面和轮毂侧（A），压力面靠近轮盖侧（B）处存在高压区，在轮盖侧绝对总压均较低，从压力面到吸力面变化不是非常明显，使高压区B位置比实验数据稍微远离轮盖侧。

叶轮水力设计实例叶轮是泵的核心部分。

泵的性能、效率、抗汽蚀性能、特性曲线的形状，均与叶轮的水力设计有重要关系。

我们将通过一个叶轮设计实例（以方格网保角变换绘型）来学习离心泵叶轮水力设计。

流程图起始\结束部份计算部分绘图部分设计题目设计的第一步就是分析设计题目。

通常，提供的设计数据和要求包括：效率装置汽蚀余量本教程采用的实例如下：设计参数：Q＝12升／秒；H＝18.5米；n＝2970转／分；＝5米。

确定泵的进出口直径泵的进出口如右图所示，不要与叶轮的进出口混淆了。

泵进口直径·结果取标准值75mm；·泵吸入口的流速一般取为3m/s左右。

从制造方便考虑，大型泵的流速取大些，以减小泵的体积，提高过流能力。

而从提高泵的抗汽蚀性能考虑，应减小吸入流速；·此处下标s表示的是suction（吸入）的意思泵出口直径，故结果取75mm；·出口直径，对于低扬程泵，可取与吸入口径相同。

高扬程泵，为减小泵的体积和排出管直径，可小于吸入口径，一般取：；·此处下标d表示的是discharge(排出)的意思泵进口速度由于进出口直径都取了标准值，所以和都有所变化，需要重新计算。

泵出口速度进出口直径相同，所以速度也相同， = = 2.7 m/s.汽蚀计算提高泵的转速受到汽蚀条件的限制，从汽蚀比转数公式可知，转速n和汽蚀基本参数和C有确定的关系。

按汽蚀条件确定泵转速的方法，是选择C值，按给定的装置汽蚀余量或几何安装高度，计算汽蚀条件允许的转速，所采用的转速应小于汽蚀条件允许的转速。

装置汽蚀余量·假定=0.5m，常温清水=0.24m泵汽蚀余量汽蚀允许转速·一般的清水泵C值大致在800~1000左右，此处取C=800；·取n=2970，符合汽蚀条件。

比转数的计算·在＝150~250的范围，泵的效率最好，当＜60时，泵的效率显著下降；·采用单吸叶轮过大时，可考虑改用双吸，反之采用双吸过小时，可考虑改用单吸叶轮；·泵的特性曲线形状也和有关。

水泵叶轮切割计算程序
1.输入参数
首先，我们需要输入以下几个参数：
-系统流量（Q）：即水泵每秒流过的水量，单位为立方米/秒。

-总扬程（H）：水泵从吸入到排出的总高度差，单位为米。

-进口直径（d1）：叶轮的进口直径，单位为米。

-出口直径（d2）：叶轮的出口直径，单位为米。

-叶轮转速（N）：叶轮每分钟转动的次数，单位为转/分钟。

2.计算切割参数
根据输入的参数，我们可以计算以下几个切割参数：
-叶轮出入口面积比（A2/A1）：根据流量和进出口直径公式，计算叶
轮的出入口面积比。

-叶轮进出口周速比（V1/V2）：根据进出口直径和叶轮转速公式，计
算叶轮的进出口周速比。

-切割前叶轮的出入口角（α1和α2）：根据叶轮出入口面积比公式，计算切割前叶轮的出入口角。

-切割后叶轮的出入口角（β1和β2）：根据叶轮出入口面积比和进
出口周速比，计算切割后叶轮的出入口角。

3.输出结果
最后，我们将输出计算得到的切割参数，并结束程序。

三元流叶轮设计流程叶轮是流体机械中的重要组成部分，其设计是保证机械系统高效运行的关键。

三元流叶轮是一种常见的叶轮类型，其设计流程需要遵循一定的步骤和准则，以确保叶轮具有良好的性能和可靠性。

下面将介绍三元流叶轮设计的流程和相关要点。

第一步：确定设计要求和工况参数在进行三元流叶轮设计之前，需要明确设计的要求和工况参数。

例如，流量、扬程、转速、进口压力、出口压力等。

这些参数将决定叶轮的叶片数目、流道形状、叶片厚度等设计参数。

第二步：建立流道截面轮廓线根据所给的工况参数，需要建立流道截面的轮廓线。

通常情况下，三元流叶轮采用双曲线型轮廓，该轮廓能够使得流体在叶轮内部均匀分布，减小能量损失。

建立轮廓线可以依靠专业软件进行绘制和优化，确保叶轮具有良好的流动特性。

第三步：确定叶片的尺寸和数量根据轮廓线，确定叶片的尺寸和数量。

叶片的宽度和厚度需要保证叶轮的强度和刚度，同时要考虑叶片间的流量分配和流动损失。

叶片的数量也会影响叶轮的性能，通常需要进行优化来确定最佳的叶片数目。

第四步：进行流场分析和参数优化在确定叶片的尺寸和数量之后，需要进行流场分析和参数优化。

通过数值模拟和计算，可以对叶轮的流动特性进行评价和调整。

流场分析可以帮助优化叶片形状、叶片间隙、叶片入口和出口角度等参数，以得到最佳的性能和效果。

第五步：制造叶轮样品并进行实验测试在经过流场分析和参数优化之后，需要制造叶轮样品并进行实验测试。

实验测试可以验证数值模拟结果的准确性，并评估叶轮的性能和可靠性。

实验测试还可以帮助调整和优化叶轮的设计参数，以获得更好的性能。

第六步：优化设计参数并进行试验验证根据实验测试结果，可以对设计参数进行优化，并进行试验验证。

通过不断优化和调整，可以得到性能更好的叶轮设计方案。

试验验证也可以检验叶轮设计的可行性和合理性，确保叶轮在实际应用中具有良好的工作性能。

总结：三元流叶轮的设计流程包括确定设计要求和工况参数、建立流道截面轮廓线、确定叶片的尺寸和数量、进行流场分析和参数优化、制造叶轮样品并进行实验测试、以及优化设计参数并进行试验验证。

π*nD2Do轮毂或穿轴叶轮时：Doηv见Page220；dh为轮毂直V1》Vo b1u16.确定叶片数Z ns=60~2507.确定叶片入口轴面速度V1r ψ1=0.77~0.91，低比速小泵取先选取ψ1，待叶片厚度和β1yV1r 8.确定叶片入口安装角β1y tan β1=V1r/u1β1β1y2.半开式叶轮和开式叶轮，叶轮的外径根据间隙的情况增大到1.1-1.25D2，间隙大的取大值。

3.对于ns小于60,上式计算的kd2应乘以修正系数K,见Page1941.速度系数Vo=Ko*Ao1.对于ns 小的叶轮，b2可适当加宽。

当ns ＞200时，kb2应乘以修正系数k。

Page1949.确定叶片厚度10.计算叶片排挤系数ψ1ψ111.叶片包角φ的确定ns=60~22012.叶轮外径D2的计算KhD213.叶片出口安放角β2y的确定通常取20~30。

高比速取小些，14.叶轮出口宽度b2的计算Kqb2泵速度系数设计方法A024.26108.泵扬程系数：Kh=(60/π*nD2)^2*g*H二：离心泵叶轮线性尺寸计算步骤.确定叶轮入口直径DoKo0.082772Ao24.261081).悬臂式叶轮：0.051080418ηv0.81轮毂或穿轴叶轮时：0.053527648dh0.016注：ηv见Page220；dh为轮毂直径或穿轴直径，单位m.确定叶片入口边直径D1D1》DoD1=(1~0.8)DoD1=(0.8~0.6)DoD1=(0.7~0.5)DoD1=D2(轴流泵).叶片入口处绝对速度V1对抗汽蚀性能要求较高的泵，取V1=(0.4~0.83)Vo.确定叶片入口宽度b1b1=Q/π*D1*V1*ηv0.012770105.确定叶片入口处圆周速度u1u1=π*D1*n/607.987691431.确定叶片数ZZ=6(一般)全扬程除外.确定叶片入口轴面速度V1r V1r=ψ1*V11=0.77~0.91，低比速小泵取大值先选取ψ1，待叶片厚度和β1y确定后再来核对ψ1值1.706924242.确定叶片入口安装角β1yβ1y=β1+Δβanβ1=V1r/u1取：Δβ=3~1311.421.4度系数：V=Kv*A02.008146167.确定叶片厚度：铸铁取最小3~4；铸钢取5~6；大泵加厚0.计算叶片排挤系数ψ10.5110692491.叶片包角φ的确定取φ=75~150；低比速取大值2.叶轮外径D2的计算0.5323037210.1575695393.叶片出口安放角β2y的确定通常取20~30。