某型航空螺旋离心泵性能计算研究
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摘要
目前，航空航天发动机控制系统中的燃油供油泵、滑油增压泵都在向着小体积、高转速、大流量、高压力的方向发展。这些新型的液压元件与我们传统使用的液压元件不论在机构形式还是在原理上都有很大的不同，其中包括有许多新的设计思想和巧妙的构造。这些思想、构造对提高液压元件的性能有着重要的作用，对提高整个燃油系统的性能也有很大的作用。因此很有必要深入研究这些新思想、新构思。
本文着重研究了用于航空发动机的某型螺旋型离心泵的结构和性能，对此种新型离心泵的原理作了分析，并进行了泵的性能计算。
论文中首先分析了该泵的特殊部件——螺旋诱导轮的原理和作用，讨论了叶轮参数的定义、参数之间的相互关系和叶片的曲线与曲面方程，这无论对叶轮中的数值分析还是叶轮的设计制造都是十分重要的。通过建立叶轮中液体的简化流动模型，本文对叶轮中的液体流动进行了分析和计算。
论文还深入研究了螺旋型离心泵的蜗型扩散管的结构和原理，计算了蜗型管的速度、压力、流动损失，分析了扩散管的增压原理。
根据一般离心泵的计算方法，结合螺旋型离心泵的特点，论文计算了泵的扬程和功率，给出了在已知流量和进口压力的情况下求得出口压力的方法。在以上研究基础上，论文还分析了结构参数对泵的性能的影响，从而指导泵的设计。
研究结果表明，螺旋型离心泵是一种性能优良的增压泵，具有较高的扬程和效率，良好的抗气蚀性。泵的结构参数和工作状况对泵的性能有直接的影响，可以通过改变这些参数来改进泵的性能，从而满足工程实际的需要。
Fuel pump and lube pump used in present aero-engine and space-engine are oriented to smaller volume, bigger flux and higher pressure. They differs much from the traditional hydraulic element both in mechanics and in principle. The fresh thought and cute method used in these pumps make them work better and contribute more to the operation of the fule system. Thus, it is of much indispensability to find out the new ideas and exclusive mechanics.
Structure and performance of a screw centrifugal pump used in aero-engine was discussed in this paper. And the calculation method of the pump's performance was also given out.
The paper begins with the discussion of the operating principle and function of the screw inducer, special element of the pump, and then gives the definition and relationship of the parameters and the curve function of the inducer as well, which is of great importance to data analyzing and pump-manufacturing. By presenting the simplified flow model, the flow and velocity triangles were analyzed.
In the paper, the author excavated the performance, calculated the velocity-pressure and flow loss of the worm shell, the outlet element of the pump.
According to the common method of the performance calculation of centrifugal pump, the author calculated the head and power of the pump, showed the way to get the pressure of the outlet. And the author also indicated the impact of the structure parameters and thus guided the design of the pump.
The results show that the screw centrifugal pump is a type of well-working pump with good performance. It has higher head and efficiency with better ability of anti-erosion. Both the parameters and the working condition can affect the pump's operation and performance directly. It is a useful way to change these parameters to meet the need of the engineering.
本文着重研究了用于航空发动机的某型螺旋型离心泵的结构和性能，对此种新型离心泵的原理作了分析，并进行了泵的性能计算。
论文中首先分析了该泵的特殊部件——螺旋诱导轮的原理和作用，讨论了叶轮参数的定义、参数之间的相互关系和叶片的曲线与曲面方程，这无论对叶轮中的数值分析还是叶轮的设计制造都是十分重要的。通过建立叶轮中液体的简化流动模型，本文对叶轮中的液体流动进行了分析和计算。
论文还深入研究了螺旋型离心泵的蜗型扩散管的结构和原理，计算了蜗型管的速度、压力、流动损失，分析了扩散管的增压原理。
根据一般离心泵的计算方法，结合螺旋型离心泵的特点，论文计算了泵的扬程和功率，给出了在已知流量和进口压力的情况下求得出口压力的方法。在以上研究基础上，论文还分析了结构参数对泵的性能的影响，从而指导泵的设计。
研究结果表明，螺旋型离心泵是一种性能优良的增压泵，具有较高的扬程和效率，良好的抗气蚀性。泵的结构参数和工作状况对泵的性能有直接的影响，可以通过改变这些参数来改进泵的性能，从而满足工程实际的需要。
Fuel pump and lube pump used in present aero-engine and space-engine are oriented to smaller volume, bigger flux and higher pressure. They differs much from the traditional hydraulic element both in mechanics and in principle. The fresh thought and cute method used in these pumps make them work better and contribute more to the operation of the fule system. Thus, it is of much indispensability to find out the new ideas and exclusive mechanics.
Structure and performance of a screw centrifugal pump used in aero-engine was discussed in this paper. And the calculation method of the pump's performance was also given out.
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In the paper, the author excavated the performance, calculated the velocity-pressure and flow loss of the worm shell, the outlet element of the pump.
According to the common method of the performance calculation of centrifugal pump, the author calculated the head and power of the pump, showed the way to get the pressure of the outlet. And the author also indicated the impact of the structure parameters and thus guided the design of the pump.
The results show that the screw centrifugal pump is a type of well-working pump with good performance. It has higher head and efficiency with better ability of anti-erosion. Both the parameters and the working condition can affect the pump's operation and performance directly. It is a useful way to change these parameters to meet the need of the engineering.
引文
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[2] Hong, s.s. Effect of circumferential outlet distortion on the flow characteristics at the impeller exit of a centrifugal pump, Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers, Part C: Journal of Mechanical Engineering Science, v 215, n 9, 2001, p1083-1094
[3] NestbittVariable, B.speed pumps-Are they worth the money? World Pumps, n 418, July, 2001, p26-29
[4] 颜子初．高性能螺旋轮设计的探讨．北京：导弹与航天运载技术，1998
[5] 朱祖超．变螺距诱导轮结构设计与理论分析．南京：浙江大学学报，1998．3
[6] 张世圣．航空发动机设计手册(第十五册)．北京：航空工业出版社，2002．1
[7] 田同明．小流量航空增压力新泵的设计
[8] 邢宗文等．流体力学基础．西安：西北工业大学出版社，1992．6
[9] 曾俊英．航空动力装置控制(元件部分)．北京：航空工业出版社，1995．8
[10] 谭浩强．C程序设计．北京：清华大学出版社，1991．7
[11] 张福炎．程序设计．北京：清华大学出版社，1996．5
[12] 吴仁荣．螺旋诱导轮机和尺寸的确定．机电设备，2000．6
[13] 方彦凯．离心泵性能实验数据处理技术研究．连云港化工高等专科学校学报，2001．12
[14] 朱荣生．螺旋离心泵吸入螺旋体间隙对泵性能的影响．排灌机械，1996．4
[15] 王家斌．螺旋离心泵叶轮的测绘方法．水泵技术，2000．4
[16] 关醒凡．螺旋离心泵叶轮主要几何参数的确定．流体机械，1996．9
[17] 陈仰吾．螺旋离心泵的试验研究．流体机械，1996．8
[18] 曹立新．离心泵叶轮全三维势流的间接边界元法研究．农业机械学报，1999．7
[19] 张武高．流量对离心泵蜗管内压力及速度分布的影响．石油机械，2000．6
[20] 蒲志理．航空油泵设计．北京：国防工业出版社，1983．12
[21] 李文广．离心泵叶片设计理论与应用研究进展综述．水泵技术，1998．5
[22] 查森．叶片泵原理及水力设计．北京：机械工业出版社，1988．5
[23] 高德平．机械工程中的有限元法基础．西安：西北工业大学出版社，1994．12
[24] 关醒凡．泵的设计理论．北京：机械工业出版社，1987．2
[25] 陈次昌．两相流泵的理论与设计．北京：兵器工业出版社，1974．7
[26] 王春行．液压伺服控制系统，北京：机械工业出版社，1981
[27] 何存兴．液压元件．北京：机械工业出版社，1982
[28] 伊彦芝．C语言常用算法与子程序．清华大学出版社，1991
[29] 盛敬超．液压流体力学．北京：机械工业出版社，1985．5
[30] 吴琪华．《航空发动机调节》．北京：国防工业出版社，1986．4
[31] 林国重、盛东初．《液压传动与控制》．北京：北京理工大学出版社，1986．6
[32] 林建亚、何存兴．《液压元件》．北京：机械工业出版社，1998．1
[33] 王朗 螺旋离心泵的内部流动和性能研究．江苏理工大学博士论文 1998
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