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文檔簡介
1、自吸離心泵具有體積小、安裝簡單、維修方便等優(yōu)點(diǎn),在泵啟動頻繁、灌液困難的場所得到廣泛應(yīng)用?,F(xiàn)有自吸離心泵多為單級自吸泵,難以在有限徑向尺寸范圍內(nèi)得到較高的揚(yáng)程,多級自吸泵剛好可以彌補(bǔ)這一不足,既滿足自吸的要求,還能實(shí)現(xiàn)高揚(yáng)程的要求。目前,有關(guān)多級自吸泵的研究還比較缺乏,急需開展相關(guān)研究工作以完善多級自吸泵的設(shè)計(jì)方法和技術(shù)。本文以灑水車泵為應(yīng)用背景,對一臺兩級自吸離心泵進(jìn)行了結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與水力設(shè)計(jì),采用CFD方法分析了其內(nèi)流特性,同時為了調(diào)整
2、該泵的使用范圍,研究了葉輪組合切割對其性能的影響。本文主要工作和研究成果如下:
1.較為系統(tǒng)地概述和總結(jié)了自吸泵和多級泵的研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢。
2.根據(jù)用于灑水車的自吸離心泵的實(shí)際使用要求進(jìn)行了結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),同時對泵的首級葉輪、徑向?qū)~、次級葉輪和蝸殼等過流部件進(jìn)行了水力設(shè)計(jì)。
3.采用CFX軟件對兩級自吸離心泵內(nèi)流進(jìn)行了數(shù)值模擬,分析了該泵不同工況下的能量性能、內(nèi)部流動、壓力脈動特性和徑向力特性,并進(jìn)行了試驗(yàn)
3、驗(yàn)證。研究發(fā)現(xiàn):
(1)數(shù)值模擬結(jié)果表明,設(shè)計(jì)工況下,兩級自吸離心泵的揚(yáng)程為107.58m,效率為60.18%,滿足該泵的水力設(shè)計(jì)要求;在0.9Qd~1.4Qd的流量范圍內(nèi),均具有較高的效率。
?。?)從數(shù)值模擬得到的內(nèi)流場來看,流體在徑向?qū)~反導(dǎo)葉出口處的流態(tài)較差,產(chǎn)生的損失較大,因此基于CFD結(jié)果對反導(dǎo)葉的出口型式進(jìn)行了優(yōu)化。設(shè)計(jì)工況下,優(yōu)化導(dǎo)葉后該泵的效率提高了0.81個百分點(diǎn)。
(3)對優(yōu)化后的兩級自
4、吸離心泵進(jìn)行樣機(jī)試制,并進(jìn)行了水力性能試驗(yàn)和自吸試驗(yàn)。設(shè)計(jì)工況下,該泵的試驗(yàn)效率達(dá)到了60.58%,并且在52m3/h~85 m3/h的流量范圍內(nèi),試驗(yàn)效率均高于58%。同時,在自吸高度為4m時,該泵的自吸時間為154s,滿足該泵的設(shè)計(jì)要求。
?。?)對優(yōu)化后的泵進(jìn)行非定常數(shù)值模擬,分析了泵內(nèi)流體的壓力脈動和徑向力特性。隨著對導(dǎo)葉進(jìn)口的遠(yuǎn)離,導(dǎo)葉流道內(nèi)監(jiān)測點(diǎn)的壓力脈動系數(shù)峰峰值減??;隨著對隔舌的遠(yuǎn)離,蝸殼螺旋線段流道內(nèi)監(jiān)測點(diǎn)的壓
5、力脈動系數(shù)峰峰值逐漸減小。流量較大時,葉片經(jīng)過隔舌位置的瞬間對隔舌附近的蝸殼流道內(nèi)的壓力脈動產(chǎn)生很大影響;流量較小時,上述影響較小。徑向?qū)~壁面受到的徑向力明顯小于蝸殼壁面受到的徑向力,同一工況下,次級泵的蝸殼壁面受到的徑向力幾乎是首級泵的徑向?qū)~壁面受到的徑向力的20倍。
4.為了調(diào)整兩級自吸離心泵的使用范圍,采用數(shù)值模擬和試驗(yàn)測試相結(jié)合的方法研究了葉輪切割對該泵性能的影響。葉輪切割量的增加會使泵的最佳效率點(diǎn)向小流量工況移動
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