高抗汽蚀性能的叶轮设计方法，并简介微机设计步骤。
1刖目冷却水泵是水冷摩托车发动机冷却系统的主要部件，其性能好坏，不仅影响摩托车的动力性、经济性，而且关系到整机的寿命。我国用于汽车内燃机的A型XB系列冷却水泵，对摩托车不适合。新设计的摩托车发动机，大都选用现成水泵。在使用中出现许多不正常现象，由水泵汽蚀引起的现象为其中之一。
小排量摩托车发动机冷却系统的特点是采用离心式，单吸、单级，叶轮是半闭式的，只有一个圆盘，叶片采用后弯单圆弧或后弯双圆弧，叶片一般为6片。叶轮材料为铝合金。由于摩托车结构非常紧凑，要求重量轻。所以水泵体积很小，叶片直径在45mm以下。125mL排量发动机一般为ft38.5mm.冷却系统为封闭式循环。水通过水泵后，进入汽缸体，气缸盖，进入节温器，通过水管流向安置在摩托车前叉上的散热器，经冷却后通过水管回到水泵。整个冷却系统阻力较大。
冷却水温控制在85~90°C之间。水泵轴转速在50009700r/min. 2水泵的汽蚀现象汽蚀现象水泵通过旋转的叶轮对水作功。在运行过程中，若其流过部分的局部区域（如叶片进口稍后处）的绝对压力等于或低于该处温度下的汽化压力时，水便在该处开始汽化，形成气泡。气泡随液体流到高压区时，由于气泡内是汽化压力，而气泡周围大于汽化压力。在这压差的作用下，气泡受压、凝结、破裂，周围液体质点以高速充填空穴，互相撞击产生强烈的水击，引起噪声。对气泡消失处附近的金属表面连续打击，金属表面会出现腐蚀和破坏。上述过程称为汽蚀。
汽蚀对水泵性能的影响水泵开始发生汽蚀时，汽蚀区域较小，对水泵工作无明显影响（称**临界状态）。当汽蚀发展到一定程度时，气泡大量产生，叶轮流道内出现充满水蒸气的大空洞，造成液流间断，水泵的流量、扬程和效率均明显下降，产生噪音和振动，严重时水泵无法工作（称第二临界状态）。
2.3评定水泵汽蚀的基本参数2.3.1装置汽蚀余量Aha装置汽蚀余量ha，也叫有效的汽蚀余量或有效的净正吸入水头（NPSHa），表示水泵的吸入状态。是指水泵进口处，单位质量液体所具有的超过汽化压力的富余能量。水泵进口就是吸入装置的末端。ha值仅决定于吸入装置情况：水泵进口处水的绝对压力、能量损失和水温。越大，越不易发生汽蚀。
2.3.2泵汽蚀余量hr泵汽蚀余量也叫必需的汽蚀余量或必需的净正吸入水头（NPSH.）。表示水泵进口到水泵内*低压力点间水流动过程中的压力降，也就是水泵进口处单位质量液体所必需具有的超过汽化压力的富余能量。
hr由水泵的几何形状决定，是水泵本身固有的值，表示水泵结构的汽蚀特性。其值越小，水泵的抗汽蚀性能越好。
2.3.3汽蚀比转数C几何相似的系列泵，在工况相似的情况下，C等于常数，其值可作为汽蚀的相似准则，用于确定叶轮的形状、主要尺寸间的关系。C越大，水泵的抗汽蚀性能越好。
装置汽蚀余量Aha和泵汽蚀余量Ahi的关系当K点压力等于汽化压力时，水泵开始产生汽蚀，上述产生汽蚀的条件可写为：入1为绝对速度压降系数；为相对速度压降系数，也叫叶片汽蚀系数。公式（2）左边为Aha右边为Ahr是泵汽蚀余量Ah.和装置汽蚀余量Aha的关系式。Ahr和Aha是两个性质不同的参数，但两者紧密相关。当Ahr，水泵内不发生汽蚀；Aha=Ahr，水泵内*低压力点处初生汽蚀；Aha 形成一定体积的蒸汽而需要消耗的热量随着输送液体温度的升高而增加，因此Ah.随着温度的升高而减小，水泵的抗汽蚀性能得到改善。 高温时，同一温度下Aha的变化比Ah.的变化大得多，所以在输送高温水时的汽蚀性能趋向恶化。 3.2水泵转速的影响根据水泵相似理论Qi/02=ni/n2，当水泵转速ni提高到n2时，流量将从Qi增到2.流量增加引起管中流速增大，导致能量损失加大，即装置汽蚀余量Aha下降。 泵转速n的平方成正比。随着水泵转速增加，泵汽蚀余量Ah.增大。 总之，转速提高后，水泵的抗汽蚀性能恶化。 3.3流量变化的影响当流量偏离额定流量时，叶轮表面的局部压力发生变化，同时相对速度也相应变化，使叶轮流道内的平均压力在大流量时下降，在小流量时上升。大流量时，由于局部压力和平均压力同时下降，故汽蚀区急速扩大，汽蚀较为严重；小流量时，虽局部压力下降，但平均压力较高，汽蚀区较狭窄。 摩托车发动机水泵工作在高转速（一般都在4500 ~90°C）工况下，工作条件非常苛刻。 4叶轮结构对汽蚀的影响4.1叶轮进口面积的影响叶轮进口直径增大到*佳值，流速减小，水泵的抗汽蚀性能得到改善。当进口直径超过*佳值时，叶轮进口部分所形成的停滞区和反向流促使Ah.增大，水泵的抗汽蚀性能恶化。 增加叶片进口宽度bi，可增加水泵叶轮中水流的实际进口面积，从而改进水泵的抗汽蚀性能。 小型内燃机与摩托车2⑴44减小叶轮的轮毂直径dm、会增大叶轮叶片间流道实际进口面积，从而改善抗汽蚀性能。增大轮毂转弯处的圆弧半径，可使水流平稳转弯而获得较好的抗汽蚀性能。 叶片结构参数的影响叶片数少时，叶片间流道的扩散度大，会形成逆流停滞区，水泵工作不稳定并降低效率。随叶片数增多，叶轮流道中流速分布逐步均匀，使工作稳定。但叶片数多后，导致水流收缩，因而增大水力损失和降低泵的效率。从汽蚀和效率观点来看，摩托车水泵叶片Z*佳为6片。 改变叶轮叶片进口安装角p'i，则冲角、进口面积和流道宽度也变化。1=5~15°时，水泵的效率和抗汽蚀性能*好。 5提高摩托车水泵抗汽蚀性能的途径5.1选择合适的叶轮几何参数：兼顾效率的同时，加大叶轮进口的直径乃，。适当增大叶片进口边处的宽度。适当减小前盖板的曲率，即增大r（）可减弱转弯处离心力的影响，且使速在使用条件有限，不可能完全避免发生汽蚀时，采用抗汽蚀的材料制造叶轮。对材料要求表面光滑，强度高，硬度高，化学稳定性好。较好的材料有铝铁青铜，2CT/3，稀土合金铸铁和高镍铬合金等。 合理设计循环系统尽量减少吸入损失：输送管路尽量短、直，内表面光滑，散热器阻力要小。合理设计冷却系统，避免水温度超过设计范围。 6水泵叶轮抗汽蚀性能计算方法6.1确定汽蚀临界状态参数由于泵在**和第二临界状态之间工作时，汽蚀对水泵的损坏和性能的影响不很严重，因此可将汽蚀第二临界状态参数作为设计依据。 设=D且将D取为*佳值，按下式可求出水泵原始设计参数为：扬程H、流量Q、转速n和泵汽蚀余量hr. 6.2叶轮抗汽蚀性能计算步骤：1）由下式可确定汽蚀第二临界状态参数：2）根据Su值选择nDl值，并确定Do. 3）按公式（1）确定比转速G画出叶轮草图，确定泵轴直径dm和叶轮毂直径dBT等。 计算叶轮进口直径d，选择叶片Z和由冲角Ap=5~15°确定进口叶片安装角…。 70~0.75，**次近似确定进口叶片宽度（断面系数（下转第36页）V小型内燃机与摩托车2⑴4.1排气门提前开启角和进气门滞后关闭的模糊计算值注：x“排开角、进关角”全称分别为‘排气门提前开启角“和’进气门滞后关闭角” 5陈凌珊，陈峻华等。汽车发动机可变配气定时的研究与优（：2003―化设计。内燃机工程，2003（上接第23页）频s17教