低比轉(zhuǎn)速高速離心泵入口流動(dòng)特性研究.pdf

1、在對(duì)離心泵葉輪的設(shè)計(jì)過程中，一般都假設(shè)葉輪的入流沿周向是均勻和穩(wěn)定的，即在葉輪進(jìn)口處沿周向不同流道的入流是對(duì)稱且穩(wěn)定的。但實(shí)際運(yùn)行中的離心泵入口存在由管路、進(jìn)口回流及預(yù)旋而引起的非均勻入流。為了研究離心泵的入口流動(dòng)特性，本文對(duì)一臺(tái)低比轉(zhuǎn)速高速離心泵的流場(chǎng)進(jìn)行了三維全流道定常和非定常數(shù)值計(jì)算，并對(duì)計(jì)算結(jié)果進(jìn)行了分析。
　　本研究主要內(nèi)容包括：⑴對(duì)離心泵分別在0.4Qd、0.5Qd、0.6Qd、0.7Qd、0.8Qd、0.9Qd、1.

2、0Qd、1.1Qd和1.2Qd九種工況下的流場(chǎng)進(jìn)行了定常數(shù)值計(jì)算。經(jīng)分析，在小流量工況下，進(jìn)水管中的流場(chǎng)是周向、軸向和徑向流動(dòng)同時(shí)存在的三維流動(dòng)。分析離心泵葉輪進(jìn)口處的湍流強(qiáng)度分布發(fā)現(xiàn)，在小流量工況下，葉輪進(jìn)口處高湍流強(qiáng)度區(qū)域范圍較大，說明小流量工況下離心泵葉輪進(jìn)口流動(dòng)非常紊亂。⑵對(duì)該低比轉(zhuǎn)速高速離心泵在0.4Qd、0.7Qd和1.0Qd三種工況下的流場(chǎng)進(jìn)行了非定常數(shù)值計(jì)算。分析發(fā)現(xiàn)，圓周位置靠近蝸殼隔舌的監(jiān)測(cè)點(diǎn)1的壓力值最大，主頻幅值

3、也最大。這說明葉輪進(jìn)口的回流和預(yù)旋在一定程度上受到了蝸殼隔舌的影響。結(jié)合對(duì)葉輪流道內(nèi)葉輪葉片與蝸殼隔舌相對(duì)位置的變化對(duì)葉輪流道壓力分布的影響和葉輪流道中監(jiān)測(cè)點(diǎn)壓力脈動(dòng)的時(shí)域與頻域變化規(guī)律的分析，發(fā)現(xiàn)離心泵葉輪與蝸殼的動(dòng)靜干涉是造成葉輪流道內(nèi)壓力脈動(dòng)的主要原因，并對(duì)葉輪進(jìn)口的流動(dòng)產(chǎn)生了影響。葉輪進(jìn)口回流與預(yù)旋的形成和葉輪與蝸殼的動(dòng)靜干涉有很大關(guān)系。⑶提出以前置導(dǎo)葉調(diào)節(jié)的方法對(duì)離心泵入口流動(dòng)進(jìn)行控制，對(duì)不同導(dǎo)葉預(yù)旋角時(shí)離心泵內(nèi)部的流場(chǎng)進(jìn)行了

4、定常和非定常數(shù)值計(jì)算。分析可知，在進(jìn)水管中安裝前置導(dǎo)葉為流入葉輪的水流提供了一個(gè)強(qiáng)制預(yù)旋，使在葉輪進(jìn)口處，帶有強(qiáng)制預(yù)旋的水流入流角發(fā)生了變化，在合適的導(dǎo)葉預(yù)旋角下葉輪的進(jìn)水條件得到了很大的改善。導(dǎo)葉預(yù)旋角為40°時(shí)離心泵葉輪進(jìn)口處流動(dòng)狀態(tài)最好，對(duì)泵揚(yáng)程有一定的提高，且離心泵的效率下降幅度最小，把40°選作最優(yōu)導(dǎo)葉預(yù)旋角。安裝前置導(dǎo)葉后進(jìn)水管中、葉輪進(jìn)口、葉輪流道和蝸殼中的壓力脈動(dòng)有所下降，說明前置導(dǎo)葉對(duì)泵的入流條件帶來了一定的優(yōu)化，提高