CFturbo泵叶轮设计教程

•cr——绝对速度径向分量
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6、叶片中线设计
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m-t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
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叶轮三维模型
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11、模型导出 通用格式
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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export geometry即可。注意，在 3Dmodel窗口下显示的是什 么导出的就是什么。
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CAD接口形式
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1.对于含有叶片的部分，执行剪切命令时 需选择extend blade only；
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export geometry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 命令，即可导入叶片、 4.其他CAD软件方法类似， 导入的几何模型均可以直 蜗壳及径向扩压器的三维曲面模型及相关 接编辑。其他软件的方法 的所有曲线。 可参考帮助文档。 UG中执行 或
泵叶轮设计
产品经理 黄艳芬 北京海基嘉盛科技有限公司
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1、选择设计模块
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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。
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出口宽度比b2/d2 Cm3/cms 出口系数ε2
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3、计算出口宽度b2
取值范围 0.04-0.3 随比转速增大而增大 取值范围 0.6-0.95 随比转速增大而增大
2 =cm 2 / 2Y
取值范围 0.08-0.26 随比转速增大而增大
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效率
设计相关 水力效率ηh
信息相关
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容积效率η v
机械效率 ηm 叶轮效率
间隙效率 ηT
马达效率 ηmot ηim=ηhηvηsηT
侧摩擦效率ηs
casing efficiency ηc
总效率ηst=PQ/PD=ηimηcηm
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叶型选择
•自由三维曲面
•直纹面 •径向元素曲面
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•自由二维曲面（圆柱形） •圆弧形 •直出式
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入口冲角设置 Incidence angle
•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
PQ——泵输出功率；PD——泵消耗功率
ηst*=PQ/Pel=ηstηmot
Pel——电机需求功率
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确定叶轮子午面基本几何尺寸
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2、输入额定设计点工作参数
1、Design point 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（flow angle）为 90°， 若叶轮前有预旋， 则输入实际液流角。
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
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s rdx
rLE
rTE
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5、叶片角设置
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3、若为开式叶 轮则勾选 unshroud，并 输入间隙尺寸
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选择设计参数
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速度三角形
•α为绝对流动角 •β为相对流动角
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叶片数设计
• • • 泵 3-7 风机 6-10 压缩机 12 for β2≈30° 16 for β2≈45°-60° 20 for β2≈70°-90° 涡轮 12-20
出口偏移角设置 Incidence angle
•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
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。
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12、计算报告生成
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设计过程所涉 及的所有数据 均在报告中一 一记录。
9、CFD设置
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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
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10、模型剪切
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剪切命令用于将叶轮结构和 流体部分分开： •Default trimming，快速， 精度不高 •Extend blade only，与CAD 软件结合 •Solid trimming，输出stl、 step、iges格式或与 CFD/CAE软件结合
=c0 / 2Y 取值范围 0.05-0.4 随比转速增大而增大
入口安装角β0a
高
<20° >15 ° 最小相对速度
几何尺寸越小，摩擦损失越低
防止空化 有利于提高效率
12 °-17 ° 有较好的自吸性能
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 fds=1.25-1.15
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CAE接口形式
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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Start CAE，在CFturbo中可 直接启动CAE软件，进行CAE分析。
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叶轮子午面流道设计
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•贝塞尔曲线型 •圆弧+直线形式 •直线型 •导入外部线型
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叶轮子午面内外盖板线型选择
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
cm12 w12 NPSH r c w 2g 2g
λc—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；
=Y / (u22 / 2)
0.7-1.3 离心泵 0.25-0.7 混流泵 0.1-0.4 轴流泵 取值范围 取值范围 取值范围
取值高
取值低 直径系数ψ
d2小，特性曲线平坦
d2大，特性曲线陡峭 由Cordier diagram取值
出口角β3
6-13° 随比转速增大而增大
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CFturbo可设计离心及混流式
叶片机械，比转速范围： 36.5——547.5。
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4、设计子午面几何尺寸
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 Manual dimensioning 2、若有复合叶片，则勾选 splitter blades；
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•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
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吸入系数ε
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1、计算入口直径ds
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进出口安装角设计
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•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
•厚度可以线性变化， 也可以非线性
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8、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。
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u1<35m/s u1<50m/s
u1>50m/s
u1>35m/s
160-220
220-280 180-240
160-190
400-700
高压泵
标准诱导轮 火箭诱导轮
远大于1000
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最小汽蚀余量NPSHR
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。
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7、叶片厚度设计
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•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
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）。
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压力系数ψ
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2、计算出口直径d2
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标准叶轮 自吸叶轮
nq范围
15-40（*3.65）
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空化比转速nss
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3 Q [ m / s] nss n[min 1 ]. NPSH R [m]3/4
标准叶轮
自吸叶轮，无轴 自吸叶轮，含轴
u1<50m/s
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3、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；