CFturbo泵叶轮设计教程

泵叶轮设计产品经理黄艳芬北京海基嘉盛科技有限公司泵及旋转机械设计软件®CFturbo北京海基嘉盛科技有限公司、选择设计模块针对要设计的旋转机械模型，选择对应的设计模块。CFturbo目前可支持离心及混流式的泵、风机、压缩机、涡轮设计。泵及旋转机械设计软件®CFturbo北京海基嘉盛科技有限公司、输入额定设计点工作参数1、Designpoint输入额定设计点的工作参数，如流量、压差和转速等；2、General确定叶轮旋转方向；以及定子部分的流动损失；3、Fluid输入流体介质的密度4、确定叶轮入口条件若垂直进入，入口绝对流动角（flowangle）为90°，若叶轮前有预旋，则输入实际液流角。泵及旋转机械设计软件®CFturbo北京海基嘉盛科技有限公司、创建叶轮设计模块根据输入的额定设计点的工作参数，CFturbo会根据内置的经验函数自动匹配参数，设计出一个默认的叶轮模型；对于该默认模型，所有设计参数在设计过程中客户均可手动修改；CFturbo可设计离心及混流式叶片机械，比转速范围：36.5——547.5。泵及旋转机械设计软件®CFturbo北京海基嘉盛科技有限公司、设计子午面几何尺寸3、若为开式叶轮则勾选unshroud，并输入间隙尺寸1、若不采用CFturbo内置经验函数设计，而是根据自身经验自行设计，则选择Manualdimensioning2、若有复合叶片，则勾选splitterblades；泵及旋转机械设计软件®CFturbo北京海基嘉盛科技有限公司选择设计参数泵及旋转机械设计软件®CFturbo北京海基嘉盛科技有限公司速度三角形•α为绝对流动角•β为相对流动角•下标0为子午面吸入端•下标1为叶片进口端•下标2为叶片出口端•u为圆周速度•w为相对速度•c为绝对速度•下标m为轴面速度•下标B为安放角•i为冲角泵及旋转机械设计软件®CFturbo北京海基嘉盛科技有限公司、计算入口直径ds吸入系数ε取值范围0.05-0.4随比转速增大而增大入口安装角β0a高几何尺寸越小，摩擦损失越低20°防止空化15°有利于提高效率12°-17°有较好的自吸性能最小相对速度小的摩擦和冲击损失只适用于无空化发生的情况fds=1.15-1.05标准叶轮nq范围15-40（*3.65）fds=1.25-1.15自吸叶轮0=c/2Y泵及旋转机械设计软件®CFturbo北京海基嘉盛科技有限公司空化比转速nss标准叶轮u150m/s160-220自吸叶轮，无轴u135m/s220-280自吸叶轮，含轴u150m/s180-240高压泵u150m/s160-190标准诱导轮u135m/s400-700火箭诱导轮远大于1000313/4[/][min].[]ssRQmsnnNPSHm泵及旋转机械设计软件®CFturbo北京海基嘉盛科技有限公司最小汽蚀余量NPSHRλc—绝对速度压降系数（入流加速度和入流损失），通常取值1.1-1.2；λw—相对速度压降系数，也叫叶片气蚀系数，标准叶轮取值0.1-0.3，带诱导轮取值0.03-0.06。cm1—叶片进口稍前液体轴面速度；w1—叶片进口稍前液体相对平均速度；λw值与叶片进口部分的速度比值有关，即与叶片进口部分的几何参数（叶片数、冲角、叶片厚度及其分布等）有关;λw值越小，抗气蚀性能越好，通常λw=0.2-0.4（国内标准）。221122mrcwcwNPSHgg泵及旋转机械设计软件®CFturbo北京海基嘉盛科技有限公司、计算出口直径d2压力系数ψ取值范围0.7-1.3离心泵取值范围0.25-0.7混流泵取值范围0.1-0.4轴流泵取值高d2小，特性曲线平坦取值低d2大，特性曲线陡峭直径系数ψ由Cordierdiagram取值出口角β36-13°随比转速增大而增大22=/(/2)Yu泵及旋转机械设计软件®CFturbo北京海基嘉盛科技有限公司、计算出口宽度b2出口宽度比b2/d2取值范围0.04-0.3随比转速增大而增大Cm3/cms取值范围0.6-0.95随比转速增大而增大出口系数ε2取值范围0.08-0.26随比转速增大而增大22=/2mcY泵及旋转机械设计软件®CFturbo北京海基嘉盛科技有限公司效率设计相关水力效率ηh容积效率ηv间隙效率ηT信息相关侧摩擦效率ηs机械效率ηm马达效率ηmotcasingefficiencyηc叶轮效率ηim=ηhηvηsηT总效率ηst=PQ/PD=ηimηcηmPQ——泵输出功率；PD——泵消耗功率ηst*=PQ/Pel=ηstηmotPel——电机需求功率泵及旋转机械设计软件®CFturbo北京海基嘉盛科技有限公司确定叶轮子午面基本几何尺寸泵及旋转机械设计软件®CFturbo北京海基嘉盛科技有限公司叶轮子午面流道设计泵及旋转机械设计软件®CFturbo北京海基嘉盛科技有限公司叶轮子午面内外盖板线型选择•贝塞尔曲线型•圆弧+直线形式•直线型•导入外部线型曲率曲线•避免出现大的波峰过水断面面积曲线•避免出现局部最大或最小值静力矩曲线•X指曲线长度，要求内外盖板出口静力矩值接近相等轴面速度分布•避免出现局部半径为零的区域TELErrsrdx泵及旋转机械设计软件®CFturbo北京海基嘉盛科技有限公司、叶片角设置泵及旋转机械设计软件®CFturbo北京海基嘉盛科技有限公司叶型选择•自由三维曲面•直纹面•径向元素曲面•自由二维曲面（圆柱形）•圆弧形•直出式泵及旋转机械设计软件®CFturbo北京海基嘉盛科技有限公司入口冲角设置Incidenceangle•若为无冲击进口，则i=0•若考虑汽蚀效应，则可考虑适当的正冲角出口偏移角设置Incidenceangle•若无出流损失，则出口偏移角为零叶片进出口处叶片厚度设计•等厚•中间厚，两头薄•自定义厚度叶片数设计•泵3-7•风机6-10•压缩机12forβ2≈30°16forβ2≈45°-60°20forβ2≈70°-90°•涡轮12-20泵及旋转机械设计软件®CFturbo北京海基嘉盛科技有限公司进出口安装角设计泵及旋转机械设计软件®CFturbo北京海基嘉盛科技有限公司•wR——相对速度比值，即w2/w1；•δ——出口偏移角•i——入口冲角•cax——绝对速度轴向分量•cr——绝对速度径向分量泵及旋转机械设计软件®CFturbo北京海基嘉盛科技有限公司、叶片中线设计泵及旋转机械设计软件®CFturbo北京海基嘉盛科技有限公司图•横坐标t表示叶片弯过的包角•纵坐标m表示叶片径向坐标•dM表示叶片中线径向坐标的微分值•dT表示叶片中线在某一半径处切线方向的微分值，因此tanβ=dm/dt•可以通过调试m-t曲线调节叶片β角变化，也可以直接调节β角，控制叶型线的曲率。泵及旋转机械设计软件®CFturbo北京海基嘉盛科技有限公司、叶片厚度设计•可以通过控制点控制叶片厚度•厚度可以不对称•可导入外部曲线控制叶片厚度•厚度可以线性变化，也可以非线性泵及旋转机械设计软件®CFturbo北京海基嘉盛科技有限公司、叶片头部磨圆及尾部剪切•头部形状可以是圆形，也可以是方形；•头部圆角可调。泵及旋转机械设计软件®CFturbo北京海基嘉盛科技有限公司、CFD设置若需要对流体域进行CFD模拟，可设置转子与蜗壳之间交互面的位置泵及旋转机械设计软件®CFturbo北京海基嘉盛科技有限公司、模型剪切剪切命令用于将叶轮结构和流体部分分开：•Defaulttrimming，快速，精度不高•Extendbladeonly，与CAD软件结合•Solidtrimming，输出stl、step、iges格式或与CFD/CAE软件结合泵及旋转机械设计软件®CFturbo北京海基嘉盛科技有限公司叶轮三维模型泵及旋转机械设计软件®CFturbo北京海基嘉盛科技有限公司、模型导出通用格式在3Dmodel窗口下，把需要导出的部分显示，不需导出的不显示，然后选择要导出的格式，点击exportgeometry即可。注意，在3Dmodel窗口下显示的是什么导出的就是什么。泵及旋转机械设计软件®CFturbo北京海基嘉盛科技有限公司CAD接口形式1.对于含有叶片的部分，执行剪切命令时需选择extendbladeonly；2.剪切后，在export命令下，选择对应要导出的CAD软件接口，然后再选择要导出的几何部分，点击exportgeometry即可。3、以UG为例，导出的数据为dat格式文件，数据包括所有的曲面数据和曲线数据。在UG中执行或命令，即可导入叶片、蜗壳及径向扩压器的三维曲面模型及相关的所有曲线。4.其他CAD软件方法类似，导入的几何模型均可以直接编辑。其他软件的方法可参考帮助文档。泵及旋转机械设计软件®CFturbo北京海基嘉盛科技有限公司CAE接口形式1.本机上需安装对应的CAE软件2.导出时与通用格式类似，需在3Dmodel下显示需要导出的几何部分3、选择要导出的CAE软件格式，此处可点击StartCAE，在CFturbo中可直接启动CAE软件，进行CAE分析。如选择PumpLinx，则可在CFturbo软件中直接打开PumpLinx软件，导入PumpLinx的模型为已经划分好网格的几何模型，直接设置边界条件即可。泵及旋转机械设计软件®CFturbo北京海基嘉盛科技有限公司、计算报告生成设计过程所涉及的所有数据均在报告中一一记录。