轉(zhuǎn)換成壓能，最后由擴(kuò)散段11甩出，完成整個離心栗的做功過程。由于離心栗葉輪3不斷的旋轉(zhuǎn)，蝸殼1卻保持靜止，使得流體由葉輪流道甩向靜止的蝸殼1時，產(chǎn)生激烈的流體撞擊，引發(fā)漩渦及二次流，即動靜干涉作用。這種現(xiàn)象尤其體現(xiàn)在隔舌區(qū)域，該處葉輪與隔舌的間隙最小，當(dāng)葉輪3旋轉(zhuǎn)到與隔舌最近處，處于隔舌右側(cè)的葉輪流道內(nèi)的流體沿流線方向被甩出，隔舌左側(cè)葉輪流道內(nèi)的流體無法由葉輪與蝸殼間間隙甩出，在隔舌與第一斷面處產(chǎn)生強(qiáng)烈的流體撞擊，并形成較大的漩渦，從而造成隔舌區(qū)域最為激烈的壓力脈動，引發(fā)離心栗振動和噪聲。采用仿生蝸殼結(jié)構(gòu)時，圓弧齒狀結(jié)構(gòu)會形成流體彈性區(qū)域，吸收流體撞擊損失和渦流損失，且使葉輪出口處的壓力分布更加對稱，改善了葉片出口處的射流尾跡現(xiàn)象，從而極大程度上的降低了隔舌區(qū)域的脈動幅值，改善離心栗隔舌區(qū)域的振動和噪聲。
[0052]擴(kuò)散段11仿生結(jié)構(gòu)的工作原理:
[0053]對于擴(kuò)散段11出口位于蝸殼對稱面中心線的蝸殼，離心栗的徑向力得到很好的平衡，但擴(kuò)散段11內(nèi)流體邊界層分離較為嚴(yán)重，流體的流動狀態(tài)極不穩(wěn)定，漩渦及二次流較為明顯。同時由于擴(kuò)散段內(nèi)流體壓力較大，從而造成擴(kuò)散段內(nèi)的壓力脈動幅值較大，使得擴(kuò)散段內(nèi)的振動和噪聲十分明顯。采用擴(kuò)散段圓弧齒狀結(jié)構(gòu)時，擴(kuò)散段內(nèi)流體流經(jīng)圓弧齒狀結(jié)構(gòu)時，漩渦及二次流現(xiàn)象明顯被消除，且擴(kuò)算段壁面邊界層分離也得到很好的控制，使得流體的壓力脈動顯著下降，從而大大降低了擴(kuò)散段內(nèi)的振動及噪聲。
[0054]特殊切割葉輪3的工作原理:
[0055]液體通過葉輪流道時，主要通過葉片31來獲取能量，在葉輪切割過程中并未切割到葉片31，故不影響其對液體做功；切掉葉輪出口處除葉片以外的蓋板部分32，可以明顯減小出口圓盤摩擦損失，這將有利于揚(yáng)程的提升；葉輪出口處蓋板32的切割將會減小葉輪出口過流面積，這有利于提高離心栗流量，并能提升關(guān)死點(diǎn)揚(yáng)程，有助于改善性能曲線的穩(wěn)定性。
[0056]上述仿生蝸殼結(jié)構(gòu)均通過利用數(shù)值模擬仿真技術(shù)對離心栗內(nèi)部流場進(jìn)行分析，結(jié)果表明采用仿生蝸殼結(jié)構(gòu)時，離心栗內(nèi)部流場中壓力脈動最激烈處即隔舌處于擴(kuò)散段出口處的脈動幅值得到很好的抑制，同時葉輪流道及擴(kuò)散段的流體流動狀態(tài)得到很好的改善，尤其是葉輪出口的射流尾跡得到顯著的控制，且擴(kuò)散段內(nèi)的邊界層分離及二次流情況明顯消除。這樣可以保證蝸殼內(nèi)的流場均能沿流線方向流動，并能減少液流沖擊損失和渦流損失，使離心栗內(nèi)部流場的振動和噪聲得到良好的改善。而對葉輪部分進(jìn)行特殊切割，則可明顯提升離心栗揚(yáng)程及流量，使栗的性能曲線更加穩(wěn)定。
[0057]本說明書實(shí)施例所述的內(nèi)容僅僅是對實(shí)用新型構(gòu)思的實(shí)現(xiàn)形式的列舉，本實(shí)用新型的保護(hù)范圍不應(yīng)當(dāng)被視為僅限于實(shí)施例所陳述的具體形式，本實(shí)用新型的保護(hù)范圍也包括本領(lǐng)域技術(shù)人員根據(jù)本實(shí)用新型構(gòu)思所能夠想到的等同技術(shù)手段。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.具有仿生結(jié)構(gòu)的減振降噪離心栗，包括蝸殼、連接軸、電機(jī)和葉輪，所述的電機(jī)固定于殼體外，所述的連接軸承托于蝸殼并伸入蝸殼內(nèi)；所述的葉輪包括葉片、前蓋板和后蓋板，所述的葉片裝在前后蓋板之間的連接軸上并位于蝸殼內(nèi)，所述的電機(jī)通過所述的連接軸與葉輪軸接，其特征在于:在蝸殼擴(kuò)散段下方設(shè)有第一仿生段，所述的第一仿生段的縱截面輪廓形狀為仿飛鳥羽翼外輪廓的圓弧齒狀結(jié)構(gòu)，所述的圓弧齒狀結(jié)構(gòu)為線性正弦曲線，第一仿生段的起點(diǎn)位于隔舌開始處、終點(diǎn)延伸至蝸殼壓水室的第一斷面與第二斷面之間，并且第一斷面的形狀面積與原第一斷面的形狀面積相同，所述的原第一斷面為蝸殼外輪廓所在的外圓與蝸殼基圓形成的斷面；所述的隔舌的頭部圓弧處設(shè)置帶有至少一列凸起的仿生表面結(jié)構(gòu)。2.如權(quán)利要求1所述的具有仿生結(jié)構(gòu)的減振降噪離心栗，其特征在于:所述的擴(kuò)散段的對稱側(cè)壁上設(shè)有第二仿生段，所述的第二仿生段的縱截面輪廓形狀為仿飛鳥羽翼的線性正弦曲線的圓弧齒狀結(jié)構(gòu)；所述的第二仿生段從蝸殼第十?dāng)嗝骈_始，并沿?cái)U(kuò)散段流線方向延伸至擴(kuò)散段出口處，并且保證擴(kuò)散段的第十?dāng)嗝婧偷谑粩嗝娴男螤蠲娣e分別與原第十?dāng)嗝妗⒃谑粩嗝嫘螤蠲娣e相同。3.如權(quán)利要求1所述的具有仿生結(jié)構(gòu)的減振降噪離心栗，其特征在于:所述的仿生表面結(jié)構(gòu)上的凸起為毫米級的圓球、圓柱、三角柱或四棱柱。4.如權(quán)利要求1所述的具有仿生結(jié)構(gòu)的減振降噪離心栗，其特征在于:所述的第一仿生段的圓弧齒狀結(jié)構(gòu)的單元間隔為26?42_，突起高度為3?7_，其中圓弧齒狀結(jié)構(gòu)高度與間隔之比為0.1?0.2之間，單元個數(shù)為1?4個。5.如權(quán)利要求2所述的具有仿生結(jié)構(gòu)的減振降噪離心栗，其特征在于:所述的第二仿生段沿流線方向布置長度為整個擴(kuò)散段3/4，仿生結(jié)構(gòu)的結(jié)束點(diǎn)與蝸殼出口處平齊，第二仿生段的圓弧齒狀結(jié)構(gòu)間隔為26?42_，圓弧齒狀結(jié)構(gòu)高度為3?7_，圓弧齒狀結(jié)構(gòu)單元個數(shù)為2?4個，整個第二仿生段360°包圍擴(kuò)散段出口處。6.如權(quán)利要求1?5任意一項(xiàng)權(quán)利要求所述的具有仿生結(jié)構(gòu)的減振降噪離心栗，其特征在于:所述的蝸殼為單蝸殼、雙蝸殼或三蝸殼結(jié)構(gòu)。7.如權(quán)利要求6所述的具有仿生結(jié)構(gòu)的減振降噪離心栗，其特征在于:所述的蝸殼從外向內(nèi)依次為第一蝸殼和第二蝸殼構(gòu)成的雙蝸殼結(jié)構(gòu)，所述的第二蝸殼的第二隔舌沿葉輪中心與第一蝸殼的隔舌呈180°對稱，所述的第二蝸殼上設(shè)有第三仿生段，所述的第三仿生段的縱截面輪廓形狀為仿飛鳥羽翼外輪廓的線性正弦曲線的圓弧齒狀結(jié)構(gòu)；所述的第三仿生段從第二隔舌頭部開始沿第二蝸殼方向分布到壓水室第五斷面與第六斷面之間；第二蝸殼厚度為蝸殼擴(kuò)散段出口直徑的1/25，保證第五斷面的形狀面積與原第五斷面的形狀面積相同，所述的原第五斷面為第二蝸殼外輪廓所在的外圓和蝸殼基圓形成的斷面。8.如權(quán)利要求7所述的具有仿生結(jié)構(gòu)的減振降噪離心栗，其特征在于:第二蝸殼位于以蝸殼頂端為圓心的圓弧上，并且第二蝸殼的尾端落在第八斷面與第九斷面之間。9.如權(quán)利要求7所述的具有仿生結(jié)構(gòu)的減振降噪離心栗，其特征在于:所述的第二蝸殼用分流板替換。10.如權(quán)利要求1所述的具有仿生結(jié)構(gòu)的減振降噪離心栗，其特征在于:相鄰兩片葉片之間的前蓋板和/或后蓋板周向帶有凹槽，保證葉片出口處位于最高點(diǎn)，即保證葉片出口處的直徑不變。
【專利摘要】具有仿生結(jié)構(gòu)的減振降噪離心泵，包括蝸殼、連接軸、電機(jī)和葉輪，所述的電機(jī)固定于殼體外，連接軸承托于蝸殼并伸入蝸殼內(nèi)；所述的葉輪包括葉片、前蓋板和后蓋板，葉片裝在前后蓋板之間的連接軸上并位于蝸殼內(nèi)，電機(jī)通過連接軸與葉輪軸接，在蝸殼擴(kuò)散段下方設(shè)有第一仿生段，第一仿生段的縱截面輪廓形狀為仿飛鳥羽翼外輪廓的圓弧齒狀結(jié)構(gòu)，第一仿生段的起點(diǎn)位于隔舌開始處、終點(diǎn)延伸至蝸殼壓水室的第一斷面與第二斷面之間；隔舌的頭部圓弧處設(shè)置帶有至少一列凸起的仿生表面結(jié)構(gòu)。本實(shí)用新型的有益效果是：降低離心泵內(nèi)部壓力脈動最激烈處的幅值；方便、準(zhǔn)確的對離心泵流量、揚(yáng)程有較為有效的提升，同時能改善離心泵性能曲線出現(xiàn)的駝峰。
【IPC分類】F04D29/44, F04D13/06, F04D29/42, F04D29/22, F04D29/66
【公開號】CN204984942
【申請?zhí)枴緾N201520439783
【發(fā)明人】牟介剛, 劉劍, 谷云慶, 代東順, 鄭水華, 錢亨, 陳瑩, 陳真富, 范天星
【申請人】浙江工業(yè)大學(xué)
【公開日】2016年1月20日
【申請日】2015年6月23日