CFturbo旋转机械设计方法-泵叶轮篇

CFturbo是一款成熟的叶轮及蜗壳设计软件，内置基本的流体控制方程和丰富的经验函数。它能够设计离心及混流式旋转机械，包括泵、风机、压缩机和涡轮。本文将介绍如何使用CFturbo进行泵叶轮的设计。

CFturbo是一款成熟的叶轮及蜗壳设计软件，内置基本的流体控制方程和丰富的经验函数。它能够设计离心及混流式旋转机械，包括泵、风机、压缩机和涡轮。本文将介绍如何使用CFturbo进行泵叶轮的设计。

打开软件并设置参数

1. 打开软件后，点击“Pump”选项，进入泵的设计界面。

2. 在总体设计（Global setup）窗口，设置泵的流量、扬程、转速等性能参数，并定义旋向和介质。该窗口的右边部分会显示初算结果。

创建新的叶轮

1. 点击"＋"按钮，选择第一项“New Impeller”，创建一个新的叶轮。

2. 进入叶轮的基础计算 (Basic calculation) 窗口，在该窗口中完成以下三项设计：

• 设置 (Setup) - 完成叶片数、间隙值等设置。
• 参数 (Parameters) - 完成系数及效率的设置，其中进口直径的计算系数一般选择最后一个 Minimal NPSHR，以获得较好的汽蚀性能。
• 尺寸 (Dimensions) - 完成轴、轮毂和其他主要尺寸的设置。窗口右边会实时列出计算结果。

3. 完成以上三项设置后，点击 OK 键，并依次点亮圆框内的十个按钮，完成叶轮的设置。你也可以点击第一个按钮对主体尺寸进行修改。

设计叶轮流道

1. 点击圆框内的第二个按钮，进入叶片流道子午面设计界面。

2. 在窗口左边的叶轮流道尺寸区域，可以拖动各个控制点来设计流道。你也可以右键点击每个控制点，直接输入坐标值进行设置。为了获得较好的汽蚀性能，应尽量将进口边前伸。

3. 窗口中间展示了曲率、惯量和截面积的实时图形。重点关注截面积的变化趋势，应尽量使其光顺均匀变化，以获得较高的效率。

4. 窗口右边显示了一些计算值，供参考。完成设置后，点击右下角的 OK 键。

设计叶片

1. 在如上图所示的界面中，叶轮轮廓已初步成型。第三个按钮已自动激活，点击叶片设置按钮进行叶片角的定义。

2. 叶片设计界面如图所示，分为两步：

• 叶片设置 (Blade setup) - 包括叶型选择和叶片厚度设置。叶型有扭曲式、圆柱形、直出式和自由3D等五种可供选取。输入相应的叶片厚度即可，窗口右边显示进出口的速度三角形。
• 叶片角度设置 - 系统给出了液流角的默认值，你可以根据经验或设计要求进行调整。例如，在进口处通常会设计成较小的正冲角。窗口右边提供了速度三角形的各项数值供参考。

3. 完成设置后，点击右下角的 OK 键确认完成设计。

完善叶轮设计

1. 点击 "Predict meridional flow" 按钮，进入预测速度曲线界面。

2. 点击 "Design blade mean lines" 按钮，可以设置叶片中心线的曲率和叶片包角。完成设置后，点击右下角的 OK 键确认设计。

3. 点击 "Design blade Profiles" 按钮，可以设置叶片厚度的变化规律。通过移动控制点的位置，可以实现叶片厚度的变化。完成设置后，点击右下角的 OK 键确认设计。

4. 点击 "Round blade leading/trailing edge" 按钮，可以对叶片的头部和尾部进行修整。完成修整后，点击右下角的 OK 键确认设计。

导出叶轮设计

1. 点击 "Model finishing" 键，设置相关参数，并点击 OK 键完成叶轮创建工作。

2. 最后两个按钮分别是 "Some additional operations for CFD" 和 "Model settings"。前者用于为CFD仿真做准备工作，后者用于控制输出精度，一般选择默认即可。

3. 最终生成的叶轮可以通过调整左侧结构树的相关选项来选择显示哪些面、线和体。最后，通过菜单栏的 "Basic" 导出为step、iges等三维格式。