本發(fā)明屬于泵設(shè)計
技術(shù)領(lǐng)域：
，具體地講涉及一種提高抗汽蝕性能的軸流泵葉輪。
背景技術(shù)：
：隨著科技的進(jìn)步和社會發(fā)展的需要，泵已經(jīng)成為現(xiàn)代使用比較廣泛的機械之一，其中軸流泵占了較大的比例，而軸流泵的葉輪及葉片是軸流泵的核心部件，它們的設(shè)計直接影響軸流泵的運行性能。傳統(tǒng)的軸流泵葉輪的葉片頂面形狀類似于矩形形狀，當(dāng)流體流過葉片頂面區(qū)域時，在葉片頂面進(jìn)口處會產(chǎn)生角渦，出口處會產(chǎn)生脫離渦和泄漏渦，使泵的抗汽蝕性能變差，會對葉片吸力面造成加速汽蝕和損壞等不良影響，嚴(yán)重時會引起泵流量、揚程和效率等性能降低，甚至引起斷流影響泵的正常運行。技術(shù)實現(xiàn)要素：根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，本發(fā)明提供了一種提高抗汽蝕性能的軸流泵葉輪，可以有效減弱葉片頂面處的各種漩渦，提高葉片抗汽蝕性能，提升泵的工作性能。為實現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：一種提高抗汽蝕性能的軸流泵葉輪，包括設(shè)置在輪轂上的葉片，所述葉片包括壓力面和吸力面，其特征在于：所述葉片的周向外緣設(shè)有連接所述壓力面和吸力面的頂面，所述頂面呈向遠(yuǎn)離輪轂一側(cè)凸出的凸面狀。優(yōu)選的，所述頂面的朝向壓力面的一側(cè)以平滑相切的方式與所述壓力面相連接；所述頂面和吸力面之間為平滑地過渡順連。優(yōu)選的，構(gòu)成頂面的各點與所述壓力面或吸力面之間的徑向間距為頂面相應(yīng)點處的頂面厚度，設(shè)t為頂面的最大厚度，c為頂面與葉輪所在管道的管內(nèi)壁之間的最短距離，則間隙尺寸比δ可按下式計算：所述間隙尺寸比δ＝1。優(yōu)選的，所述頂面的頂點即頂面與所述輪轂之間的最遠(yuǎn)點彼此相連形成葉輪外緣線，所述葉輪外緣線上的任一點與所述輪轂的中心軸線之間的距離均相等。優(yōu)選的，所述頂面頂點構(gòu)成的葉輪外緣線沿輪轂的中心軸線方向處于所述頂面的中間位置。進(jìn)一步的，處于葉輪外緣線的偏向壓力面一側(cè)的頂面的曲率半徑小于處于葉輪外緣線的偏向吸力面一側(cè)的頂面的曲率半徑。本發(fā)明的有益效果在于：1)本發(fā)明通過對葉片頂面進(jìn)行翼型化的設(shè)計，有效地減少了葉片吸力面的空氣泡數(shù)目、減弱了葉片頂面處的各種漩渦，提高了葉片抗汽蝕性能，提升了泵的工作性能。2)本發(fā)明當(dāng)頂面頂點構(gòu)成的葉輪外緣線沿輪轂的中心軸線方向處于所述頂面的中間位置時，泵的抗汽蝕性能達(dá)到最佳。附圖說明圖1為本發(fā)明正面結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為本發(fā)明俯視結(jié)構(gòu)示意圖。圖3為本發(fā)明局部剖視結(jié)構(gòu)示意圖。圖4為本發(fā)明中的尖峰型、均勻型、s型與現(xiàn)有技術(shù)中的基礎(chǔ)型四種翼型化葉片頂面示意圖。圖5為本發(fā)明間隙尺寸比δ的計算公式中t和c的示意圖。圖6、圖7、圖8為本發(fā)明間隙尺寸比δ分別為0.5、0.75、1時，尖峰型、均勻型、s型、基礎(chǔ)型等四種翼型化葉片臨界汽蝕余量特性曲線圖。附圖標(biāo)記：10-葉片11-壓力面12-吸力面13-頂面131-葉輪外緣線20-輪轂30-管道具體實施方式下面將結(jié)合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。如圖1、圖2所示，一種提高抗汽蝕性能的軸流泵葉輪，包括設(shè)置在輪轂20上的葉片10，所述葉片10包括壓力面11和吸力面12，所述葉片的周向外緣設(shè)有連接所述壓力面11和吸力面12的頂面13。如圖3、圖4、圖5所示，所述頂面13呈向遠(yuǎn)離輪轂20一側(cè)凸出的凸面狀。事實上，圖4中的d部分所示葉片的基礎(chǔ)型頂面即為常規(guī)的葉片設(shè)計結(jié)構(gòu)，由此可看出，傳統(tǒng)的軸流泵葉輪的葉片頂面13較為平直。而本發(fā)明中的葉片頂面13在傳統(tǒng)的基礎(chǔ)型頂面上做了改進(jìn)，這種改進(jìn)即將基礎(chǔ)型頂面的靠近壓力面的一側(cè)和靠近吸力面的一側(cè)均設(shè)置為向葉輪輪轂的方向彎曲，從而形成了如圖4中的a、b、c中所示的呈凸面狀的頂面13，即本發(fā)明中頂面13上的各點與管道30管內(nèi)壁之間的距離從壓力面11一側(cè)向吸力面一側(cè)逐漸縮小又逐漸擴大。如圖5所示，所述頂面13的朝向壓力面11的一側(cè)以平滑相切的方式與所述壓力面11相連接，即頂面13的上部與壓力面11相切；所述頂面13和吸力面12之間為平滑地過渡順連。如圖2所示，所述頂面13的頂點即頂面13與所述輪轂20之間的最遠(yuǎn)點彼此相連形成葉輪外緣線131，所述葉輪外緣線131上的任一點與所述輪轂20的中心軸線之間的距離r均相等。如圖5所示，構(gòu)成頂面13的各點與所述壓力面11或吸力面12之間的徑向間距為頂面相應(yīng)點處的頂面厚度，設(shè)t為頂面13的最大厚度，c為頂面13與葉輪所在管道30的管內(nèi)壁之間的最短距離，則間隙尺寸比δ可按下式計算：，本發(fā)明中所述間隙尺寸比δ＝1。如圖4所示，圖4中的a、b、c分別展示了三種類型的葉片頂面13，其中a部分代表著頂面13的頂點偏向壓力面11一側(cè)的形似尖峰一類翼型，b部分代表著頂面13的頂點處于壓力面11和吸力面12之間的中間位置的形似拋物線一類翼型，c部分代表著頂面13的頂點偏向壓力面11一側(cè)且頂面截面輪廓形似s形狀的一類翼型，圖4中的a、b、c三種葉片頂面13形狀方案分別記為尖峰型、均勻型以及s型，傳統(tǒng)葉片頂面13方案記為基礎(chǔ)型。仿真模擬中取揚程下降3％的空化余量為臨界空化點npshc,npshc值等于泵的汽蝕余量值，由于泵的汽蝕余量不易測量，故用npshc來代替測量，npshc值越小，泵的抗汽蝕性能越佳。在相同情況下，測試圖4中三種翼型的葉片頂面13形狀方案相對傳統(tǒng)的基礎(chǔ)型葉片頂面13的改進(jìn)效果，測試結(jié)果如圖6、圖7、圖8和表1所示。表1：間隙尺寸比δ性能參數(shù)尖峰型(a)均勻型(b)s型(c)基礎(chǔ)性(d)0.5npshc/m0.4290.4250.4280.4680.75npshc/m0.4230.4220.4270.4521npshc/m0.4100.4070.4110.432由表1分別得到4種翼型方案的npshc，尖峰型和s型在間隙尺寸比δ分別為0.5、0.75、1的情況下分別比基礎(chǔ)型方案降低了8.33％、6.41％、5.09％和8.54％、5.53％、4.86％，均勻型在間隙尺寸比分別為0.5、0.75、1的情況下比基礎(chǔ)型方案降低了9.19％、6.64％、5.79％，因此，尖峰型、均勻型和s型三種翼型化葉片的頂面13對抗汽蝕性能均有改進(jìn)效果，其中在小流量下，均勻型翼型葉片頂面13改善效果最明顯。如圖4的b部分所示，所述頂面13頂點構(gòu)成的葉輪外緣線131沿輪轂20的中心軸線方向處于所述頂面13的中間位置。如圖4的a、b、c三部分所示，處于葉輪外緣線131的偏向壓力面11一側(cè)的頂面的曲率半徑小于處于葉輪外緣線131的偏向吸力面12一側(cè)的頂面的曲率半徑。當(dāng)前第1頁12