離心泵前泵腔內(nèi)液體流動(dòng)特性的研究.pdf

1、流體機(jī)械是一種能量轉(zhuǎn)換的通用機(jī)械，目前已被廣泛地應(yīng)用于國民經(jīng)濟(jì)建設(shè)的各個(gè)領(lǐng)域。離心泵是一種量大面廣的用來輸送液體的流體機(jī)械裝置。目前在離心泵的研究及數(shù)值計(jì)算中，往往忽略葉輪口環(huán)間隙和泵腔間隙的影響，這樣對(duì)于離心泵性能的預(yù)測就會(huì)產(chǎn)生一定的誤差。一般由于泵腔間隙較小，流動(dòng)的空間尺度遠(yuǎn)小于葉輪內(nèi)部流動(dòng)，但是其內(nèi)部流動(dòng)結(jié)構(gòu)十分復(fù)雜。近30年以來，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)以及計(jì)算流體力學(xué)方法的發(fā)展，CFD技術(shù)在離心泵的性能預(yù)測和內(nèi)部流動(dòng)研究方面的應(yīng)用越來越

2、加廣泛。對(duì)于當(dāng)前的計(jì)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(jì)算方法對(duì)包含泵腔間隙在內(nèi)的整機(jī)流動(dòng)進(jìn)行研究，會(huì)使得模擬結(jié)果更能接近實(shí)際情況，這樣對(duì)于離心泵的改進(jìn)設(shè)計(jì)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(duì)一單級(jí)離心泵，對(duì)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(nèi)的整個(gè)離心泵全流場進(jìn)行了三維數(shù)值模擬，并利用實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)對(duì)計(jì)算結(jié)果進(jìn)行了驗(yàn)證，取得了很好的一致性。在離

3、心泵性能的數(shù)值計(jì)算與試驗(yàn)結(jié)果基本一致的基礎(chǔ)上，研究了在不同流量工況下，離心泵前泵腔內(nèi)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(gè)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(gè)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(nèi)壓力、速度、渦量等流動(dòng)特性的變化。然后，研究了前泵腔間隙大小對(duì)離心泵性能的影響，在不同前泵腔間隙下，前泵腔內(nèi)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(gè)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(gè)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(nèi)液體在給定半徑條件下，沿圓周角度分別為0°，90°，180°，270°四個(gè)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(gè)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(jì)算方法，離心泵的揚(yáng)程和效率的數(shù)值計(jì)算結(jié)果與試驗(yàn)數(shù)據(jù)符合較好。結(jié)果顯示，前泵腔內(nèi)的流場分布具有明顯的非軸對(duì)稱性，圓周速度和徑向速度在前泵腔內(nèi)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(cè)，液體旋轉(zhuǎn)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(jìn)入葉輪入口所產(chǎn)生的。由于泄漏的影響，導(dǎo)致