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CFturbo旋转机械设计方法-泵叶轮篇

CFturbo是非常成熟的一款叶轮及蜗壳设计软件,内置基本的流体控制方程和丰富的经验函数,可设计泵、风机、压缩机、涡轮在内的离心及混流式旋转机械,本篇介绍泵叶轮的设计。
工具/原料
1

CFturbo 软件

2

电脑

方法/步骤
1

打开软件后,点击“Pump”,进入泵的设计界面。在总体设计(Global setup)窗口,设置好泵的流量、扬程、转速等性能参数,定义旋向和介质,该窗口的右边部分会显示初算结果。

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以上设置完成后点击√进入如下界面,点击“+”,选择第一项“New Impeller”创建一个新的叶轮。

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此时会进入叶轮的基础计算Basic calculation窗口,如下图所示。在该窗口中需完成三项设计,第一项是设置setup,完成叶片数、间隙值(若有)的设置。

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第二项是参数Parameters,完成一些系数及效率的设置,进口直径的计算系数一般选择最后一个 Minimal NPSHR,选该项时泵的汽蚀性能较好。

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第三项是尺寸Diminishs,完成轴、轮毂、及其它主要尺寸的设置,窗口右边会实时列出计算结果。

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以上三项完成后,点击ok键完成初步设置,进入如下所示的界面,将圆框内的十个按钮分别依次点亮并完成设置,即可将叶轮设置好。前述步骤3、4、5已经完成第一个按钮即主体尺寸的设置,后续也可点击第一个按钮对其进行修改。

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点击上图圆框内的第二个按钮,进入叶片流道子午面设计界面,如下图所示。窗口左边为叶轮流道尺寸,可以拖动各个控制点进行流道的设计,每个控制点也可点右键直接输入坐标值进行设置,进口边尽量前伸以获得较好的汽蚀性能;窗口中间为曲率、惯量、截面积的实时展示图,重点看截面积的变化趋势,应尽量光顺均匀变化,以获得较高的效率;窗口右边是一些计算值,供参考。设置完成后,点击右下角的ok键完成。

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这时会进入如下图所示的界面,叶轮轮廓已初步成型,第三个按钮已被自动激活,点击下图中叶片设置按钮进行叶片角的定义。

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叶片设计界面如下图所示,分两步走。第一步是叶片设置Blade setup,包括叶型选择、叶片厚度设置等内容。叶型包括扭曲式、圆柱形、直出式、自由3D等5种可根据实际情况进行选取。叶片厚度输入相应值即可,窗口右边显示的是进出口的速度三角形。

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第二步是叶片角度设置。系统给出了液流角的默认值,我们可以根据实际经验或设计要求对其进行调整,例如一般在进口会设计成一个较小的正冲角。窗口右边会有速度三角形的各项数值供参考。完成后点击右下角的OK键确认完成设计。

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点击Predict meridional flow按钮,进入如下界面,可预测速度曲线。

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点击Design blade mean lines按钮,可设置叶片中心线的曲率和叶片包角,完成后点击右下角的OK键确认完成设计。

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叶片厚度变化规律设置。点击Design blade Profiles按钮,可设置叶片厚度的变化规律,通过移动控制点的位置实现,完成后点击右下角的OK键确认完成设计。

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叶片头部磨圆和尾部修剪。点击Round blade leading/trailing edge按钮,可对叶片的头部、尾部进行修整,完成后点击右下角的OK键确认完成设计。

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点击Model finishing键,设置相关参数,点击OK键完成叶轮创建工作。后面两个按钮一个是Some additional operations for CFD是为CFD仿真做准备工作,另一个 Model settings为输出精度的控制按钮,一般选择默认即可。

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最终生成的叶轮如下图所示,可通过调整左侧结构树的相关选项选择显示哪些面、线、体,最后通过菜单栏的Basic导出step、iges等三维格式。

注意事项
1

1、 进口边尽量前伸以获得较好的汽蚀性能;

2

2、 截面积的变化趋势应尽量光顺均匀变化,以获得较高的效率。

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