離心泵前泵腔內液體流動特性的研究.pdf

1、流體機械是一種能量轉換的通用機械，目前已被廣泛地應用于國民經(jīng)濟建設的各個領域。離心泵是一種量大面廣的用來輸送液體的流體機械裝置。目前在離心泵的研究及數(shù)值計算中，往往忽略葉輪口環(huán)間隙和泵腔間隙的影響，這樣對于離心泵性能的預測就會產(chǎn)生一定的誤差。一般由于泵腔間隙較小，流動的空間尺度遠小于葉輪內部流動，但是其內部流動結構十分復雜。近30年以來，隨著計算機技術以及計算流體力學方法的發(fā)展，CFD技術在離心泵的性能預測和內部流動研究方面的應用越來越

2、加廣泛。對于當前的計算資源，采用考慮間隙影響的數(shù)值模擬已經(jīng)變得成為可能，如果采用數(shù)值計算方法對包含泵腔間隙在內的整機流動進行研究，會使得模擬結果更能接近實際情況，這樣對于離心泵的改進設計有著十分重要的意義。
　　本文基于RANS方程和RNG k-ε湍流模型，針對一單級離心泵，對包含葉輪口環(huán)，前后泵腔，葉輪，蝸殼，入口段，以及出口段在內的整個離心泵全流場進行了三維數(shù)值模擬，并利用實驗數(shù)據(jù)對計算結果進行了驗證，取得了很好的一致性。在離

3、心泵性能的數(shù)值計算與試驗結果基本一致的基礎上，研究了在不同流量工況下，離心泵前泵腔內的液體在給定半徑條件下，沿圓周角度分別為0°，90°，180°，270°四個位置的軸向上和在給定圓周角度條件下，沿半徑分別為155mm，175mm，195mm，215mm四個位置的軸向上圓周分速度和徑向分速度的變化規(guī)律，并研究了泵腔內壓力、速度、渦量等流動特性的變化。然后，研究了前泵腔間隙大小對離心泵性能的影響，在不同前泵腔間隙下，前泵腔內液體在給定半徑

4、條件下，沿圓周角度分別為0°，90°，180°，270°四個位置的軸向上和在給定圓周角度條件下，沿半徑分別為155mm，175mm，195mm，215mm四個位置的軸向上圓周分速度和徑向分速度的變化規(guī)律。最后，研究了在非定常條件下，在不同前泵腔間隙下，前泵腔內液體在給定半徑條件下，沿圓周角度分別為0°，90°，180°，270°四個位置的軸向上和在給定圓周角度條件下，沿半徑分別為155mm，175mm，195mm，215mm四個位置的軸

5、向上圓周分速度和徑向分速度的變化規(guī)律。
　　本文研究表明:通過采用本文所利用的計算方法，離心泵的揚程和效率的數(shù)值計算結果與試驗數(shù)據(jù)符合較好。結果顯示，前泵腔內的流場分布具有明顯的非軸對稱性，圓周速度和徑向速度在前泵腔內沿軸向的分布具有一定的相似性，但沿周向和徑向的分布規(guī)律不同。研究發(fā)現(xiàn)，泄漏是由于在靠近殼體一側，液體旋轉角速度較小，徑向壓差克服離心力的作用而使液體從蝸殼流入前泵腔，再經(jīng)口環(huán)進入葉輪入口所產(chǎn)生的。由于泄漏的影響，導致