潜水轴流泵水力模型的设计实践
1. 水力模型的设计指导方法
(1)变环量、变轴面速度升力法设计基础 升力法源于叶栅理论，用于轴流泵叶片设计时，做了如下假设：
1)流体介质经过叶片时，各圆柱面流层之间互不干扰。
2)在计算升力时，假定叶片为无限翼展，可以利用二元翼型的试验或理论计算，再加以对直列翼栅的修订。
3)轴流泵的水力效率或水力损失可以通过已有水力模型效率，可以估算。
(2)潜水轴流泵环量的径向分布规律 变环量设计方法的主要着重点是按叶轮机械的流动情况，使环量分布沿叶片径向有变化，即根部和叶梢部(外周缘)负荷较小而中部负荷较大。因此采用变环量设计，正是适应潜水轴流泵内实际流态的一种有效手段。而这手段运用得好坏，关键在于根据具体设计要求，合理选择环量分布规律。
在设计实践中，结合理论分析和模型试验的情况看，推荐用笔者统计回归的计算公式：
Γ(r)=ΚrΓ0
式中 Γ(r)——环量分布函数，r为叶轮半径；Γ0 ——平均分布环量；Κr——径向环量分布系数，Κr=-2.83r2i +4.64ri-0.8，ri为各个圆柱面的半径。
(3)潜水轴流泵轴面速度的分布规律 在设计实践中，结合理论分析和模型试验的情况看， 轴向环量分布系数Κm推荐用计算公式：
Κm=-1.807r2i +3.037ri-0.215 (2)
在潜水轴流泵的设计中，因为存在电动机结构问题。为保证流体的连续性，减少流体直接撞击损失，导叶进出口边的位置尤其重要。根据试验经验：在轴面投影图上，导叶进口边叶梢半径大于叶轮叶梢半径；导叶进口边轮毂半径小于叶轮轮毂半径；在平面投影图上，导叶进出口边应接近径向布置，可有效提高水力效率。
(1)叶轮与导叶的轴向间距s 根据试验结果一般推荐：s=(0.05～0.1)D，D为叶轮外径；在一定范围内，轴向间距的改变不影响泵的流量-扬程特性，但对效率性能曲线有明显的影响。
在笔者的设计实践中，发现轴向间距s对于500～1 000低比转速轴流泵影响较大，对高比转速轴流泵影响较小。因此笔者推荐按如下计算式：s=(0.05～0.08)D。
(2)导叶稠密度l/t和叶片数Z3 轴流泵的比转速越高，导叶稠密度l/t应越小。导叶片数Z3=5～9，高比转速轴流泵，应取小值。并且好与叶轮叶片数互为质数。
(1)潜水轴流泵环量的径向分布规律 变环量设计方法的主要着重点是按叶轮机械的实际流动情况使环量分布沿叶片径向有变化，即根部和梢部(外周缘)负荷较小而中部负荷较大。实际上就是沿叶高的不等功设计。由于在潜水轴流泵转轮叶片中，轮毂直径相对较大，而靠近轮毂部分的做功本领又比轮缘部分差，因此采用变环量设计，正是适应潜水轴流泵内实际流态的一种有效手段。而这手段的运用好坏，关键在于根据具体设计要求，合理选择环量分布规律。
(2)轮毂比dh的确定 在潜水轴流泵的结构设计中，由于电动机与轴流泵的叶轮和导叶体紧密结合，为使流道顺畅，电动机外径与导叶体外径相同。那么，叶轮出口的流体势必直接撞击导叶体的内壁。因此，对于潜水轴流泵，为了提高水力效率，轮毂比dh需要取得大一些，这是决定dh的一条件。根据笔者的设计经验，为保证有佳效率，推荐按表1选取。
(3)轴向间距s的影响 在笔者的设计实践中，发现轴向间距s，对于500～1 000低比转速轴流泵影响较大，对高比转速轴流泵影响较小。因此笔者推荐选取：s=(0.05～0.08)D。
(4)导叶轮毂夹角γ 及进出口截面的当量扩散角ε 在潜水轴流泵的设计中，因为导叶要 连接在电动机前端，故导叶除了具有消除环量，转换动能为势能的作用，还必须具有引导流体绕流电 动机外壳的功能。因此合理设计导叶轮毂夹角γ 及进出口截面的当量扩散角ε ，直接影响到潜水轴流泵水力效率。
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