葉片型線是離心泵葉輪流面與葉片厚度中分面或葉片工作面的交線。葉片型線是決定葉片實(shí)際形狀的重要幾何要素。葉片型線通過改變?nèi)~片表面流體動(dòng)力負(fù)荷來決定離心泵水力性能。一般可以通過三種方式改變?nèi)~片型線：⑴固定葉片進(jìn)口角，改變出口角和包角；⑵固定葉片出口角和包角，改變進(jìn)口角；⑶固定葉片進(jìn)口角和出口角，改變包角。以離心泵為例，以離心油泵為例，對(duì)第一種改變?nèi)~片型線的方式進(jìn)行過實(shí)驗(yàn)研究。本文以65Y60型離心油泵為例，對(duì)第二種改變?nèi)~片型線的方式進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究，旨在檢查第二種改變?nèi)~片型線的方式對(duì)離心油泵性能的影響，驗(yàn)證準(zhǔn)三元葉片設(shè)計(jì)理論與方法是否有效。首先采用準(zhǔn)三元葉片設(shè)計(jì)方法以反問題方式設(shè)計(jì)兩個(gè)葉片進(jìn)口附近型線不同的三元葉輪，設(shè)計(jì)時(shí)保持葉片軸面形狀與原來的一元葉輪相同。然后將它們和原來的一元葉輪分別放入同一個(gè)泵體進(jìn)行不同粘度下的性能實(shí)驗(yàn)，考察不同粘度下葉片型線對(duì)性能影響規(guī)律，為離心油泵葉輪水力設(shè)計(jì)提供依據(jù)。

2葉片設(shè)計(jì)方法與型線2.葉片設(shè)計(jì)方法本文采用基于葉片骨面（渦面）的準(zhǔn)三元葉片設(shè)計(jì)理論與方法設(shè)計(jì)離心油泵葉片。設(shè)計(jì)時(shí)認(rèn)為液體是理想流體，葉片骨面就是渦面。渦面上有附著（束縛）渦。渦面與S2rn流面形狀相同。嚴(yán)格地說，流動(dòng)滑移前渦面與S2，m流面形狀相同，流動(dòng)滑移后渦面與S2m流面形狀不相同，需要按一定的假設(shè)規(guī)律修正。借助于分析S2rn流面流動(dòng)與造型以后的葉片之間的不斷迭代，設(shè)計(jì)出葉片骨面，最后加厚骨面得到三維實(shí)體葉片。詳細(xì)情況見。

準(zhǔn)三元葉片設(shè)計(jì)方法由計(jì)算機(jī)完成。采用VisualBasic5.0面向?qū)ο蟮目梢暬呒?jí)語言編寫了葉輪準(zhǔn)三元流動(dòng)分析程序和準(zhǔn)三元葉片設(shè)計(jì)程序。

葉輪準(zhǔn)三元流動(dòng)分析程序包括貼體坐標(biāo)生成程序和流場(chǎng)計(jì)算兩個(gè)程序，它主要用于計(jì)算現(xiàn)有一元葉輪的內(nèi)部流場(chǎng)，對(duì)流場(chǎng)進(jìn)行診斷。

準(zhǔn)三元葉片設(shè)計(jì)程序主要用于葉輪改型設(shè)計(jì)。

（背面）壓力差與當(dāng)?shù)仄骄鄬?duì)流速的速度頭之比，利用Bern貨讓方程也負(fù)荷系數(shù)可以化簡(jiǎn)為沈加咖pubi油噸Huse.（a）前蓋板最大負(fù)荷差隨扭角的變化利用該程序可以根據(jù)給定的離心泵設(shè)計(jì)參數(shù)，設(shè)計(jì)出葉輪軸面流道，計(jì)算出葉片形狀，直到畫出葉片剪裁圖。同時(shí)還可以顯示流場(chǎng)信息，以便修正設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)計(jì)過程的全程控制。由于程序設(shè)計(jì)時(shí)采用了面向?qū)ο蟮目梢暬呒?jí)語言，所以程序有友好簡(jiǎn)明的操作界面，大大提高了設(shè)計(jì)效率。

2.2葉片型線準(zhǔn)三元設(shè)計(jì)時(shí)，保持葉輪軸面尺寸與形狀、葉片數(shù)和出口部分20°包角范圍型線不變，僅僅改變?nèi)~片進(jìn)口附近的形狀。設(shè)計(jì)流量Q=32m3/h，揚(yáng)程H=60m，轉(zhuǎn)速n =2950r/min.給出了原一元葉輪1D和新設(shè)計(jì)的兩個(gè)三元葉輪3D-1、3D-2在前后蓋板流面上的葉片工作面型線。表示前后蓋板流面上葉片型線的切線方向與葉輪旋轉(zhuǎn)相反方向夾角，即葉片角，隨軸面流線長(zhǎng)Lm的變化關(guān)系。由、2可見，一元葉輪1D與三元葉輪3D-1、3D-2葉片進(jìn)口附近的型線明顯不同。對(duì)于一元葉輪，前后蓋板流面上葉片角都是先增加，然后減小。對(duì)于三元葉輪，前蓋板流面上葉片角是先減小，而后增加；后蓋板流面上葉片角是先增加，而后減小。這是一元葉輪與三元葉輪葉片型線的主要差別。

葉片角的變化2.3葉片表面流體動(dòng)力負(fù)荷系數(shù)為了說明葉片型線對(duì)葉片水力性能的影響，計(jì)算了一元葉輪內(nèi)部理想流體的流動(dòng)，同時(shí)也將三元葉輪設(shè)計(jì)過程中的流場(chǎng)信息提取出來，畫出葉片表面流體動(dòng)力負(fù)荷系數(shù)沿?zé)o量綱葉片長(zhǎng)Lb的分布曲線，。負(fù)荷系數(shù)是葉片壓力面（工作面）與吸力面面的相對(duì)流速，W表示S2m流面上的平均相對(duì)流速。負(fù)荷系數(shù)越大，葉片壓力面與吸力面壓力差越高，葉片對(duì)液體做功越多，壓力面相對(duì)流速越低，逆壓力梯度增大，越容易引起脫流。不同流面上的負(fù)荷系數(shù)不相等則不同流面上葉片對(duì)液體做功不相等，壓力沿葉片寬度方向發(fā)生變化，容易引起葉片寬度方向和平行于蓋板方向的流動(dòng)，即二次流動(dòng)，產(chǎn)生附加水力損失，導(dǎo)致泵性能下降。由可知，無論一元葉輪還是三元葉輪，其前蓋板流面上的負(fù)荷系數(shù)隨葉片角變化不大，但是后蓋板流面上的負(fù)荷系數(shù)角變化很大，并且葉片角越大，葉片負(fù)荷系數(shù)越大。因此，后蓋板流面上的負(fù)荷系數(shù)分布可能對(duì)葉片水力性能產(chǎn)生較大影響。

（b）后蓋板葉片負(fù)荷系數(shù)變化為了表示葉片型線對(duì)8葉片表面流體動(dòng)力負(fù)荷系數(shù)的影響作用，本文規(guī)定6兩個(gè)新概念，即葉片扭角4和最大負(fù)荷差。葉片扭角表示后蓋板流面上最大葉2片角與相同半徑處前蓋板流面上葉片角之差，用△卩表示，即葉片扭角，表示葉片扭曲程度。AP越大，表示前后蓋板流面之間葉片型線差別越大，即葉片扭曲越大；△P=0表示葉片沒有扭曲，是圓柱形葉片。

最大負(fù)荷差表示后蓋板流面上最大葉片負(fù)荷系數(shù)與相同半徑處前蓋板流面上負(fù)荷系數(shù)之差，用△Cw表示最大負(fù)荷差越大，前后蓋板流面之間的壓力差越大，越容易引起二次流。表示最大負(fù)荷差隨葉片扭角的變化關(guān)系。由圖可見，扭角△卩越大，最大負(fù)荷差A(yù)Cw也越高，因此可以通過扭角A卩控制葉片水力性能。對(duì)一定的比轉(zhuǎn)速葉輪，應(yīng)該存在使葉輪水力性能最好的最優(yōu)葉片扭角AP. 3實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論為了檢驗(yàn)葉片型線對(duì)離心油泵性能的影響，建立了離心油泵輸送水和粘油時(shí)性能實(shí)驗(yàn)臺(tái)。與普通離心泵性能實(shí)驗(yàn)裝置不同的是該裝置安裝了油溫控制系統(tǒng)，以便控制粘油溫度，改變粘油粘度。實(shí)驗(yàn)表明，該裝置的流量、揚(yáng)程、軸功率和效率的測(cè)量精度0.898%在運(yùn)動(dòng)粘度v分別為1cSt（水）、29、45、75、98、134、188、255cSt（油）的條件下，分別對(duì)上述三個(gè)葉輪進(jìn)行了性能實(shí)驗(yàn)。

分別表示在最優(yōu)工況揚(yáng)程HBEP和效率lax隨流量Q的變化關(guān)系。當(dāng)粘度低于35cSt時(shí)，一元葉輪1D的揚(yáng)程和效率都比三元葉輪3D-1、3D-2高；當(dāng)粘度高于35cSt時(shí)，三元葉輪3D-1揚(yáng)程和效率超出了一元葉輪1D，表現(xiàn)出良好的性能；但三元葉輪3D-2僅在個(gè)別粘度下?lián)P程高于一元葉輪1D，而且其效率也比一元葉輪1D提高很少。因此，三元葉輪3D-2性能比一元葉輪1D沒有明顯優(yōu)勢(shì)。由前面可知，三元葉輪3D-2葉片進(jìn)口扭曲比3EK大，其葉片進(jìn)口附近可能產(chǎn)生旋渦，引起不同粘度下流態(tài)的改變，使最優(yōu)工況揚(yáng)程出現(xiàn)波動(dòng)。由此可見，適當(dāng)增大葉片進(jìn)口扭曲，即增大葉片扭角，可以提高離心油泵輸送粘油的水力性能。

表示一元葉輪1D與三元葉輪3EK分別輸送運(yùn)動(dòng)粘度為1cSt（水）、98和255cSt（油）時(shí)泵輪效率n的對(duì)比。輸送清水（cSt）時(shí)三元葉輪3D-1效率比一元葉輪1D低1%左右；但是隨著被輸送液體粘度的提高，三元葉輪3D-1效率逐漸超過一元葉輪1D.當(dāng)輸送粘度為98cSt和255cSt粘油時(shí)，效率提高2%和4%，大流量提高更多，有較明顯的節(jié)能效果。

說明新設(shè)計(jì)的三元葉輪3D-1葉片的進(jìn)口扭曲規(guī)律很好地適應(yīng)了粘油流場(chǎng)，應(yīng)用準(zhǔn)三元葉片設(shè)計(jì)理論設(shè)計(jì)離心油泵葉片有效果。

表示最優(yōu)工況效率隨葉片扭角的變化關(guān)系。隨著被輸送液體粘度的增加，最優(yōu)葉片扭角有逐漸增大的趨勢(shì)。當(dāng)粘度較低時(shí)，最優(yōu)葉片扭角為4°左右；當(dāng)粘度較高時(shí)，最優(yōu)葉片扭角為14°左右。也4結(jié)論利用準(zhǔn)三元葉片設(shè)計(jì)方法設(shè)計(jì)了比轉(zhuǎn)速為46的65Y60型離心油泵葉片，研究了葉片型線對(duì)性能的影響，提出了葉片扭角和最大負(fù)荷差兩個(gè)新概念，得到不同粘度下最優(yōu)葉片扭角。得到如下結(jié)論：編制的貼體坐標(biāo)系下的有限差分法離心泵準(zhǔn)三元流動(dòng)分析程序和葉片設(shè)計(jì)程序能夠分析離心葉輪內(nèi)部流動(dòng)和設(shè)計(jì)離心泵葉片。

葉片進(jìn)口附近的型線對(duì)離心油泵的性能有較大影響。

葉片扭角越大，前后蓋板流面上的葉片表面流體動(dòng)力負(fù)荷相差也越大；通過葉片扭角，可以控制兩流上的葉片負(fù)荷差，從而控制葉輪內(nèi)部二次流。

被輸送液體運(yùn)動(dòng)粘度低于35cSt時(shí)，最優(yōu)葉片扭角為3°~5°；當(dāng)粘度高于30cSt時(shí)，最優(yōu)葉片扭角為10.~15°三元葉輪效率比原有一元葉輪效率提高2%4%，有較明顯的節(jié)能效果。高揚(yáng)程潛水泵