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文檔簡介
1、離心泵葉輪流道內(nèi)的壓力梯度是影響速度場分布的重要因素,而速度場的分布直接決定了葉輪性能的高低,因此在葉輪的水力設(shè)計中需考慮壓力梯度對流動的影響。本文采用理論分析與數(shù)值計算相結(jié)合的方法研究了壓力梯度對離心泵葉輪性能的影響。
首先從理論上闡述了無壓力梯度、順壓力梯度及逆壓力梯度對流動的影響,理論分析表明:不同形式的壓力梯度與流動的關(guān)系可以歸納為液體所受表面力與慣性力的相互作用問題。逆壓梯度環(huán)境下,液體所受表面力與慣性力相反,對流動
2、起阻礙作用,同時能加速邊界層分離。
其次應(yīng)用 CFD技術(shù),對幾種不同幾何形狀的漸擴管進行了內(nèi)流場計算,從速度分布和水力損失兩方面,闡述了不同分布規(guī)律的壓力梯度對漸擴管內(nèi)流動及其水力性能的影響,結(jié)果表明:漸擴管內(nèi)過流面積分布是影響其內(nèi)部壓力梯度分布的主要因素。壓力梯度越小,漸擴管水力性能越佳。
離心泵葉輪流道內(nèi)壓力梯度取決于流道長度和流道內(nèi)過流面積分布,改變?nèi)~片幾何參數(shù)是控制葉輪流道長度和流道內(nèi)過流面積分布的最直接手段
3、。以比轉(zhuǎn)速為63的單級單吸離心泵為研究對象,以降低葉輪流道內(nèi)壓力梯度為目標(biāo),通過調(diào)整葉片包角和進出口安放角的方式,研究了影響葉輪流道內(nèi)壓力梯度分布規(guī)律的主要因素,以及壓力梯度與葉輪水力效率之間的關(guān)系。主要研究過程及結(jié)論如下:
(1)保證葉片進出口安放角不變調(diào)整葉片包角。研究發(fā)現(xiàn):當(dāng)葉片進出口安放角不變時,隨著葉片包角增加流道延長,出口與進口的過流面積比隨之增加;流道各位置上過流面積減小,均呈現(xiàn)出先減小再增加的過流面積分布規(guī)律;
4、各新設(shè)計的水力模型葉輪流道內(nèi)壓力梯度分布較為相似,呈線性遞增規(guī)律;保持葉片進出口安放角不變只增大葉片包角,并不能有效改善流道內(nèi)的壓力梯度分布情況;由于壁面摩擦損失增多和流道的排擠效應(yīng)增強,葉輪水力效率隨包角的增加而下降;
(2)增大葉片包角的同時調(diào)整葉片進出口安放角。研究發(fā)現(xiàn):葉片包角增大的同時調(diào)整葉片進出口安放角,以使葉片型線成光滑過渡,流道進一步延長,出口與進口的過流面積比隨之減??;由于流道出口過流面積顯著減小,從而產(chǎn)生不
5、同的過流面積分布規(guī)律;流道前部的壓力梯度基本不受影響,從流道中后部開始,隨著葉片包角的增大壓力梯度明顯降低,葉輪水力效率隨之提升;
(3)葉片包角不變調(diào)整葉片進出口安放角。研究發(fā)現(xiàn):葉片包角不變時,隨著進出口安放角的減小,流道長度基本不變,出口與進口的過流面積比隨之減小;出口角對過流面積的影響遠大于進口角;隨著流道出口與進口的過流面積比減小,流道中后部壓力梯度相應(yīng)降低,葉輪水力效率進一步提升。
通過系統(tǒng)研究表明,流道
6、壓力梯度分布是制約葉輪性能的重要因素。流道內(nèi)的壓力梯度分布規(guī)律由過流面積分布規(guī)律決定,葉片包角和葉片出口安放角是影響過流面積分布規(guī)律的主要因素。在一定范圍內(nèi)增大葉片包角并減小出口安放角,能夠有效降低流道中后部的壓力梯度,不僅能延緩或避免邊界層分離現(xiàn)象的發(fā)生,同時可以改善速度場分布,減小速度梯度,從而降低葉輪內(nèi)的水力損失,提高葉輪效率。
最后,基于降低流道內(nèi)壓力梯度的葉輪水力設(shè)計方法,對一臺節(jié)段式多級離心泵的首級與次級葉輪進行水
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