低比轉(zhuǎn)速離心泵蝸殼與葉輪匹配關(guān)系的數(shù)值研究.pdf

1、本文對離心泵內(nèi)不同形式蝸殼與葉輪之間的匹配關(guān)系進行了較細致的數(shù)值研究，開展的主要工作有：
　　首先，根據(jù)蝸殼設(shè)計理論，在馬蹄形斷面蝸殼的基礎(chǔ)上重新設(shè)計了圓形斷面和矩形斷面兩種蝸殼，并分別將三種不同斷面的蝸殼與同一葉輪組合進行了三維定常計算。計算結(jié)果表明，不同斷面形式蝸殼對離心泵性能及其內(nèi)部流動特性有一定影響。矩形和圓形蝸殼在大流量工況區(qū)的效率比馬蹄形蝸殼有略微的提高，在設(shè)計工況點，矩形蝸殼的效率比馬蹄形蝸殼低0.14％，但在大流量

2、工況卻高出了1.6%。在小流量工況圓形蝸殼的揚程比馬蹄形蝸殼的揚程低了0.5m，矩形蝸殼和馬蹄形蝸殼相差不大；在大流量工況馬蹄形蝸殼的揚程有所降低，在1.4Qd時達到最低，比矩形蝸殼泵的揚程低了O.4m。
　　在定常計算的基礎(chǔ)上，開展了三種蝸殼離心泵內(nèi)部的非定常流動數(shù)值計算。計算結(jié)果表明，在設(shè)計流量下，各個葉道內(nèi)的流動呈現(xiàn)出軸對稱性的特征，并且不同時刻各個葉道內(nèi)的流動變化不大；蝸殼進口周向平均壓力分布比較均勻；非設(shè)計工況下，各個葉

3、道內(nèi)的流動不再具有軸對稱特征。其中，在小流量工況，葉道內(nèi)的流動受尾跡的影響很大，各葉道內(nèi)靠近葉片吸力面距葉道出口2/3處產(chǎn)生了明顯的旋渦，最靠近蝸舌的葉道出口的尾跡幾乎占滿了整個葉道的出口，致使對應(yīng)的蝸殼進口處出現(xiàn)了回流現(xiàn)象。大流量工況下，離心泵葉輪內(nèi)部的流動受尾跡的影響減弱，當葉輪尾部掃過蝸舌時，在靠近蝸舌的葉片尾部壓力面處有明顯的高速射流。蝸殼斷面的形狀對蝸殼內(nèi)的脈動壓力有一定的影響，在蝸舌部位，設(shè)計工況和大流量工況矩形蝸殼測點T2

4、、T3的壓力脈動的幅值比馬蹄形蝸殼和圓形蝸殼的小，T1點的脈動幅值隨蝸殼斷面形狀的改變變化較??；蝸殼壁面上第Ⅷ斷面到第Ⅴ斷面的范圍內(nèi)的壓力脈動隨蝸殼斷面形式的不同變化較為明顯，設(shè)計工況和大流量工況矩形蝸殼壁面上各測點的壓力脈動的幅值比馬蹄形蝸殼和圓形蝸殼的小。
　　在非定常流動計算的基礎(chǔ)上，對馬蹄形蝸殼在三種流量工況下的流動噪聲的偶極子聲源進行了預(yù)測，并基于該預(yù)測結(jié)果，分別對矩形蝸殼和圓形蝸殼對應(yīng)聲源區(qū)域監(jiān)測點的聲源強度進行了計算

5、，對比分析了不同蝸殼對偶極子聲源強度的影響。結(jié)果表明，由于旋轉(zhuǎn)葉輪和靜止的蝸殼存在著很強的動靜干涉，各個工況下偶極子聲源所產(chǎn)生的噪聲主要以離散噪聲為主，同時含有一定的寬頻成分。設(shè)計流量工況下，偶極子聲源強度最大的位置主要在蝸舌靠近葉輪側(cè)的測點附近的區(qū)域。非設(shè)計流量工況下，噪聲源的范圍較設(shè)計工況均有所擴大，聲源的強度有較大的增幅。蝸殼斷面的形狀對于流動噪聲的成分的改變影響不大，對偶極子聲源強度的有一定的影響，設(shè)計工況和大流量工況下矩形蝸殼