叶轮进口部分的设计要点

为了保证叶轮的良好工作状态，叶轮进口部分的合理设计也是很必要的。要尽可能地改善气流在叶轮里的流动，需要注意到叶轮进口气流的均匀性和气流流线的整齐。

1）叶轮进口气流的均匀性。气流在叶轮进口部分的流动，是一个由轴向流动转弯到径向流动的过程，如图3-15所示。气流在转弯过程中，因受气流转弯的离心力作用，会出现流速不均匀的现象。靠近轮盘的气流流速较缓慢，而靠近轮盖的气流则流得很快。尤其是在叶轮进口叶片宽度b₁较大的条件下，这种流速的不均匀性随着轮盖圆角半径r的减小而显得特别明显。叶轮进口流速的不均匀性，对于一般叶轮来说，会带来叶片进口冲击损失和叶轮内部流动的恶化，使级的效率下降。因此，在叶轮进口设计时，可采用较大的圆角半径r来改善叶轮进口气流的流速不均匀性。

图3-15 气流在叶轮进口转弯时的流动不均匀性

图3-16所示为在同一个叶轮上，采用了不同进口圆角半径比值时的级特性变化。当圆角半径比值从0.06增大到0.125时，级的多变效率η_db可以提高1%，能量头系数也有所增大，性能曲线也变得更为平坦。所以在叶轮进口设计时，在结构允许的条件下，可适当地采用较大的值，最好是不小于0.10。在叶轮叶片进口相对宽度b₁/D₂较大的情况下，则更应该注意采用较大的值，以减小进口气流的不均匀性。

图3-16 不同轮盖进口圆角半径时的级的特性

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2）叶轮进口气流流线的整齐。叶轮进口气流均匀性的改善，除了应该注意到轮盖的圆角半径r外，还需要从叶轮进口（0-0截面）到叶片进口（1-1截面），采用气流收缩加速的方法，来改善叶轮进口气流流线的整齐。

图3-17所示为叶轮在气流进口速度c₀与叶片进口前的气流速度c′₁的比值K′_c=不同的情况下，所引起级的性能曲线的变化。速度比K′_c是通过减小进口轮毂直径d的方法来降低叶轮进口气流流速c₀，使速度比的值增大。

由图3-17可以看出，叶轮的速度比值为K′_c=1.12时要比K′_c=0.865时的级效率高6.5%，同时，级的能量头系数也有所提高。因此，在叶轮叶片气流进口前的加速是很必要的。在一般情况下，速度比值应不小于1.05。

图3-17 不同时的级性能曲线

a）级性能曲线 b）不同K′_c时的最高级效率与K′_c=1时的最高效率的比较 c）不同K′_c时的叶轮结构图

应该指出，速度比值的增大应尽可能地采用图3-17所示的减少叶轮进口轮毂直径d的方法，降低c₀来实现K′_c的增大。这里，也应注意避免出现叶轮进口速度c′₁过高而带来的流动损失。