CFturbo如何设计不穿轴的叶轮进口延长段

释放双眼,带上耳机,听听看~!

我们曾经分享过,叶轮水体是否穿轴取决于泵的类型,对于单级单吸悬臂泵来说,叶轮水体部分是不穿轴的,因为叶轮前侧有叶轮螺母,且叶轮前已无轴,但是对于双吸或者多级泵来说,叶轮前后依旧有轴段存在,真实的流动就是从圆环流入,那么叶轮的流体域就是穿轴的。

不穿轴的设计类型及流体域:

CFturbo如何设计不穿轴的叶轮进口延长段
CFturbo如何设计不穿轴的叶轮进口延长段

穿轴的设计类型及流体域:

CFturbo如何设计不穿轴的叶轮进口延长段
CFturbo如何设计不穿轴的叶轮进口延长段

好,如果我们利用CFturbo来设计水体,如果你设计的叶轮类型是不穿轴的,那么你新增进口延长段的时候延长段默认也是不穿轴的,这个我们不再赘述。

今天主要来解决大家遇到的比较多的关于穿轴叶轮进口延长段流体域中心为空心的问题,本质是进口延长段默认保留了与叶轮相同轮毂直径的原因!以下图为例:

CFturbo如何设计不穿轴的叶轮进口延长段

可以看到上图是一个悬臂式的叶轮,我们之所以没有把叶轮设计成不穿轴的结构,是因为叶轮螺母已经延伸至叶轮进口之外了,所以叶轮螺母的形状我们需要设计在进口延长段上,至于叶轮螺母本身的旋转作用可忽略不计。上图是默认自动生成的穿轴进口延长段,我们下面来展示如何为穿轴叶轮设计一个非穿轴不空心的进口延长段!

首先第1步,点击叶轮进口处的小+号,添加一个New Stator。Stator在这里翻译为导叶,可以是有叶片也可以是无叶片的,进口段就属于没叶片的那种!

CFturbo如何设计不穿轴的叶轮进口延长段

打开以后会有弹窗设计,首先是导叶的类型,这个主要是指外形

  • Free from:(自由型)

自由度非常高,可以做出任意的形状,包含后面几种类型都可以实现,适合用来做径向导叶反导叶或者空间导叶。当然普通的进口短管自然也不在话下。

  • Axial diffuser(轴向直管段)

虽然是轴向直管段,但是通过改变尺寸也可以做出异径、异型的结构,但是中心线沿着轴向。

  • Bowl diffuser(碗型管)

这个相比轴向直管段,加了一个角度定义的选型,可以快速实现碗型异径接头的样式设计。

  • 90° bend left/right(90°弯头)

这个多用在径向导叶的正导叶和反导叶过渡的位置,当然也可以用自由型过渡。

CFturbo如何设计不穿轴的叶轮进口延长段

这里因为我们只是个直管段而已,我们可以选择第2种:Axial diffuser

第2步,尺寸定义方式的选择。选对了,才能实现不穿轴的设计方案。

Extent+Outlet:只能指定和叶轮连接位置的hub和shroud值,然后inlet位置hub和shroud与outlet位置尺寸保持不变,很显然,我们要想去掉中间的空心轴,只能将outlet的hub设置为0,这样我们就没法做叶轮螺母了,演示如下:

CFturbo如何设计不穿轴的叶轮进口延长段

所欲我们需要选择自由度更高的Inlet+Outlet组合,这样inlet和outlet的hub和shroud值都可以自定义,我们才能实现这个设计。

切换到Inlet尺寸设置项,将Hub的r值从默认值修改为0,然后将Hub和Shroud的z值修改,原则是进口延长段一般的长度为管径的4-6倍。填写z值的时候需要格外注意看叶轮进口边所在的位置是不是z=0的位置,别把长度搞错了!

CFturbo如何设计不穿轴的叶轮进口延长段

r值修改为0后右侧图片已经可以显示效果了。变成了一个进口大出口小的锥形管,这才是我们要的设计嘛,当然还没完,这只是把原来的内部圆柱空心改成了圆锥空心,依然没有达成目的,我们还需要继续操作!

第3步,Hub线自定义。我们进入子午面设计项

CFturbo如何设计不穿轴的叶轮进口延长段
CFturbo如何设计不穿轴的叶轮进口延长段

要想把Hub的形状改了,我们需要继续3步走!

Step1:新增一条Outlet Curve

在Hub线上右键点击Contour、Add Outlet curve按钮,可以看到曲线多了一个节点,这个节点的坐标是可以控制的

CFturbo如何设计不穿轴的叶轮进口延长段
CFturbo如何设计不穿轴的叶轮进口延长段

Step2:修改点坐标值

我们将鼠标移动至该点上然后右键修改其坐标值,将r值修改为0,z值修改为叶轮螺母的长度即可

CFturbo如何设计不穿轴的叶轮进口延长段
CFturbo如何设计不穿轴的叶轮进口延长段

Step3:修改新增的curve的形状

家人们谁懂啊,谁家的叶轮螺母是个锥子,所以我们得让他圆滑起来!在这条直线上右键将类型由Straight修改为Bezier curve(贝塞尔曲线),贝塞尔曲线是自由度很高的可以自由定义形状的类型。

CFturbo如何设计不穿轴的叶轮进口延长段

然后你可以看到原本的直线上新增了多个节点,这些节点都是可以调节的,我们鼠标左键按住中间的节点然后向左上方拖动,就能出现你想要的圆弧了

CFturbo如何设计不穿轴的叶轮进口延长段
CFturbo如何设计不穿轴的叶轮进口延长段

最终效果图如下所示:

CFturbo如何设计不穿轴的叶轮进口延长段

当然还存在一个问题,进口段上这个圆弧是真的圆弧吗?

当然不是了,贝塞尔曲线随手撸的曲线怎么能是圆弧呢。如果我们希望这里做成真正同半径的圆弧,可以将该线段的类型修改为Polyline,然后点击Load curve导入你做好的曲线!

CFturbo如何设计不穿轴的叶轮进口延长段

这节内容在课程里录视频的时候没花5分钟,水这篇文章花了快1个小时,所以视频还是知识传播的最快途径啊,至少对于产出来说是这样的!

Over,提前祝大家五一长假快乐了。

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