一种三段五次函数型载荷分布控制的叶片设计方法及其设计的叶片泵

技术特征：
1.一种三段五次函数型载荷分布控制的叶片设计方法，其特征在于，叶片泵的叶轮包括泵壳、轮毂和多个所述叶片，所述轮毂可转动地设于所述泵壳内，多个所述叶片在所述轮毂的周向排布且每个所述叶片沿所述轮毂的轴向螺旋延伸，在所述叶片的延伸方向上，所述叶片的靠近泵壳的进口的一端为第一端，所述叶片的靠近泵壳的出口的一端为第二端，所述叶片设计方法包括：根据叶片载荷c
u
r确定所述叶片的不同位置处的叶片型线在任一点处的安放角β，所述β满足条件tanβ＝c
m
r/[ur
–
c
u
r]；其中，所述β为所述叶片型线在任一点处的切线与垂直于所述轮毂的旋转轴的平面之间的夹角，所述c
m
为所述叶片泵内流体流动的轴面速度，所述r为所述叶片型线上的任一点与所述轮毂的轴线的距离，所述c
u
为所述叶片泵内流体流动的周向速度，所述u为所述叶片型线上在任一点处的圆周速度。2.根据权利要求1所述的三段五次函数型载荷分布控制的叶片设计方法，其特征在于，所述叶片载荷c
u
r的变化分布规律满足预设五次多项式函数。3.根据权利要求2所述的三段五次函数型载荷分布控制的叶片设计方法，其特征在于，所述预设五次多项式函数为：c
u
r＝(c
u
r)0 δ(c
u
r)
·
f(x)；f(x)＝ax5 bx4 cx3 dx2 ex f；其中，所述(c
u
r)0为所述叶片的第一端的载荷，所述δ(c
u
r)为所述叶片的第一端至第二端的载荷变化的绝对值，所述x为所述叶片型线上的任一点与所述叶片型线的第一端之间沿该叶片型线的长度和该叶片型线的总长度之间的比值且0≤x≤1，所述a、b、c、d、e、f为根据设计要求确定的系数。4.根据权利要求3所述的三段五次函数型载荷分布控制的叶片设计方法，其特征在于，所述a、b、c、d、e、f根据以下条件进行确定：所述叶片的第一端的载荷变化为0，即f(0)＝0；所述叶片的第二端的载荷变化为1，即f(1)＝1；所述叶片的第一端的载荷变化分布函数的一阶梯度为0，即所述叶片的第二端的载荷变化分布函数的一阶梯度为p，即所述叶片的前控制点的载荷变化为y1，即f(x1)＝y1；所述叶片的后控制点的载荷变化为y2，即f(x2)＝y2。5.根据权利要求4所述的三段五次函数型载荷分布控制的叶片设计方法，其特征在于，所述p的取值范围为0～1。6.根据权利要求4所述的三段五次函数型载荷分布控制的叶片设计方法，其特征在于，所述x1的取值范围为0.2～0.4。7.根据权利要求4所述的三段五次函数型载荷分布控制的叶片设计方法，其特征在于，所述x2的取值范围为0.6～0.8。8.根据权利要求4所述的三段五次函数型载荷分布控制的叶片设计方法，其特征在于，所述y1与所述y2满足条件：0<y1<y2<1。
9.根据权利要求3-8中任一项所述的三段五次函数型载荷分布控制的叶片设计方法，其特征在于，所述r和所述x满足预设关系式。10.一种叶片泵，其特征在于，包括叶轮，所述叶轮包括泵壳、轮毂和多个所述叶片，所述轮毂可转动地设于所述泵壳内，多个所述叶片在所述轮毂的周向排布且每个所述叶片沿所述轮毂的轴向螺旋延伸，在所述叶片的延伸方向上，所述叶片的靠近泵壳的进口的一端为第一端，所述叶片的靠近泵壳的出口的一端为第二端，所述叶片根据权利要求1-9中任一项所述的三段五次函数型载荷分布控制的叶片设计方法得到。

技术总结
本发明公开了一种三段五次函数型载荷分布控制的叶片设计方法及其设计的叶片泵，叶片泵的叶轮包括泵壳、轮毂和多个叶片，叶片设计方法包括：根据叶片载荷c


技术研发人员：谭磊 鲁阳平 樊红刚
受保护的技术使用者：清华大学
技术研发日：2022.09.02
技术公布日：2022/12/5