1.一种离心泵叶轮叶片安放角的设计方法,其特征在于:以叶片1工作面型线的进口a和叶片2背面型线的出口b之间的连线确定叶片进口处绝对速度的方向,建立进口安放角与出口安放角之间的函数关系,寻找泵效率最高时所对应的进口安放角及出口安放角,以点b为基准,沿叶片2另取四个点c、d、e、f,分别连接a点和c、d、e、f进而改变绝对速度的方向,研究进出口安放角对泵性能参数的影响,以提高效率,改善汽蚀性能为目标,寻找绝对速度落在叶轮2上的最优位置。
2.根据权利要求1所述的离心泵叶轮叶片安放角的设计方法,其特征在于,确定安放角的设计方法的具体步骤为:(1)根据速度系数法设计离心泵叶轮基本参数;
(2)确定绝对速度方向,保证方向与叶轮1工作面型线的进口a与叶轮2背面型线的出口b的连线共线;
(3)建立叶片进出口安放角的求解模型;
(4)求解叶片进出口安放角;
(5)改变连线方向,构建另外四个模型,按照上述方法分别求解进口安放角大小。
3.根据权利要求1或2所述的离心泵叶轮叶片安放角的设计方法,其特征在于:利用速度系数法设计离心泵的基本参数,包括叶轮进口直径D1,叶轮外径D2,叶片数z,选择出口安放角β2的范围,进口真实厚度δ1,出口真实厚度δ2及叶片包角φ。
4.根据权利要求1所述的离心泵叶轮叶片安放角的设计方法,其特征在于:确定绝对速度方向的具体方法为:叶轮出口处的圆周厚度为:
式中,由几何关系可以得到:
su2=τ·R2 (2)
每两个相邻叶片之间的夹角为:
叶片2工作面入口a与叶片1背面型线出口b之间的距离为:绝对速度方向与圆周速度方向之间的夹角为:α1=270°-γ (5)
式中,
其中,λ2为轴面流线与轴面截线之间的夹角,τ为出口圆周厚度所对应的圆心角,z为叶片数。
5.根据权利要求1或2所述的离心泵叶轮叶片安放角的设计方法,其特征在于:求解安放角的具体过程为:(1)建立离心泵叶片进口圆周分速度u1;
(2)根据离心泵叶片进口排挤系数 和叶片进口过水断面面积F1,建立叶片进口轴面速度vm1;
F1=2πRcb (8)
(3)求解叶片进口绝对速度和相对速度的大小;
(4)建立离心泵叶片进口安放角β1的数学模型;
由速度三角形知,
其中,D1a为入口界面a处的直径,Rc为叶片进口处过水断面的半径,b为过水断面形成线长度,n为转速。
6.根据权利要求2所述的离心泵叶轮叶片安放角的设计方法,其特征在于:求解叶片进出口安放角时利用损失极值法优化,以效率和汽蚀作为优化目标,目标函数为:min f(X)=[ΔP(X),Δhr(X)]T(a)
式(a)中,
ΔP--叶轮能量损失;
Δhr--汽蚀余量。
7.根据权利要求6所述的离心泵叶轮叶片安放角的设计方法,其特征在于:所述叶轮能量损失为水力损失,主要包括叶轮进口损失、叶轮出口损失,叶轮流道摩擦损失及叶轮流道扩散损失。
8.根据权利要求1所述的离心泵叶轮叶片安放角的设计方法,其特征在于:所述点c、d、e和f相对于点b的角位移分别为20°、40°、60°和80,根据实际情况可对角位移适当性增减。
9.根据权利要求2所述的离心泵叶轮叶片安放角的设计方法,其特征在于:离心泵叶片安放角β1数学模型的求解采用迭代求解。