1、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 2/24 1、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 3/24 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
2、角（ flow angle）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 4/24 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； 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 5/24 4、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 CFt
3、urbo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； 泵及旋转机械设计软件 CFturbo 北京海基嘉盛科技有限公司 6/24 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 7/24 速度三角形 为绝对流动角 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 8/24 1、
4、计算入口直径 ds 吸入系数 取值范围 0.05-0.4 随比转速增大而增大 入口安装角 0a 高 几何尺寸越小，摩擦损失越低 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 9/24 空化比转速 nss 标准叶轮 u150m/s 160-190 标准诱导轮 u135m/s 400-700 火箭诱导轮 远大于 1000 313 / 4
5、 / m in .ss RQ m snnN P S H m泵及旋转机械设计软件 CFturbo 北京海基嘉盛科技有限公司 10/24 最小汽蚀余量 NPSHR c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； w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； w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 ; w值越小，抗气蚀性能越好，通常 w =0.2-0.4（国内标准）。 2 21 122m
6、r c wc wN P S Hgg泵及旋转机械设计软件 CFturbo 北京海基嘉盛科技有限公司 11/24 2、计算出口直径 d2 压力系数 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 由 Cordier diagram取值 出口角 3 6-13 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 12/24 3、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
7、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 2 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 13/24 效率 设计相关 水力效率 h 容积效率 v 间隙效率 T 信息相关 侧摩擦效率 s 机械效率 m 马达效率 mot casing efficiency c 叶轮效率 im=hvsT 总效率 st=PQ/PD=imcm PQ 泵输出功率； PD 泵消耗功率 st*=PQ/Pel=stmot Pel 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
8、限公司 14/24 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 15/24 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 16/24 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 TELErrs rdx 泵及旋转机械设计软件 CFturbo 北京海基嘉盛科技有限公司 17/24 5、叶片角设置
9、泵及旋转机械设计软件 CFturbo 北京海基嘉盛科技有限公司 18/24 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 19/24 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 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 叶片数设计 泵 3-7 风机 6-10 压缩机 12 for 230 16 for 245 -60 20
10、for 270 -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 20/24 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 21/24 wR 相对速度比值，即 w2/w1； 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 22/24 6、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 23/24 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
11、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tan=dm/dt 可以通过调试 m-t曲线调节叶片 角变化，也可以直接调节 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 24/24 7、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 25/24 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。 泵及旋转机械设计软件 CFturbo 北京海基嘉盛科技有限公司 26/24 9、
12、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 27/24 10、模型剪切 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 泵及旋转机械设计软件 CFturbo 北京海基嘉盛科技有限公司 28/24 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 29/24 11、模型导出
13、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 export geometry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 30/24 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 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。
