兩級(jí)自吸離心泵設(shè)計(jì)及性能分析.pdf

1、自吸離心泵具有體積小、安裝簡(jiǎn)單、維修方便等優(yōu)點(diǎn)，在泵啟動(dòng)頻繁、灌液困難的場(chǎng)所得到廣泛應(yīng)用?，F(xiàn)有自吸離心泵多為單級(jí)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(jí)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(jí)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(jí)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(duì)一臺(tái)兩級(jí)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(shí)為了調(diào)整

2、該泵的使用范圍，研究了葉輪組合切割對(duì)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(jí)泵的研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)。
　　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(shí)對(duì)泵的首級(jí)葉輪、徑向?qū)~、次級(jí)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(duì)兩級(jí)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(dòng)、壓力脈動(dòng)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)：
　?。?）數(shù)值模擬結(jié)果表明，設(shè)計(jì)工況下，兩級(jí)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。
　　（2）從數(shù)值模擬得到的內(nèi)流場(chǎng)來(lái)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(duì)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(gè)百分點(diǎn)。
　?。?）對(duì)優(yōu)化后的兩級(jí)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(shí)，在自吸高度為4m時(shí)，該泵的自吸時(shí)間為154s，滿足該泵的設(shè)計(jì)要求。
　　（4）對(duì)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(dòng)和徑向力特性。隨著對(duì)導(dǎo)葉進(jìn)口的遠(yuǎn)離，導(dǎo)葉流道內(nèi)監(jiān)測(cè)點(diǎn)的壓力脈動(dòng)系數(shù)峰峰值減?。浑S著對(duì)隔舌的遠(yuǎn)離，蝸殼螺旋線段流道內(nèi)監(jiān)測(cè)點(diǎn)的壓

5、力脈動(dòng)系數(shù)峰峰值逐漸減小。流量較大時(shí)，葉片經(jīng)過隔舌位置的瞬間對(duì)隔舌附近的蝸殼流道內(nèi)的壓力脈動(dòng)產(chǎn)生很大影響；流量較小時(shí)，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(jí)泵的蝸殼壁面受到的徑向力幾乎是首級(jí)泵的徑向?qū)~壁面受到的徑向力的20倍。
　　4.為了調(diào)整兩級(jí)自吸離心泵的使用范圍，采用數(shù)值模擬和試驗(yàn)測(cè)試相結(jié)合的方法研究了葉輪切割對(duì)該泵性能的影響。葉輪切割量的增加會(huì)使泵的最佳效率點(diǎn)向小流量工況移動(dòng)