離心泵泵腔流道液體泄漏特性研究.pdf

1、本課題的研究是在國家自然科學(xué)基金（51269010）和浙江省自然科學(xué)基金(LY12E09002)的資助下進(jìn)行的。泵作為全球范圍內(nèi)應(yīng)用最廣泛的流體機(jī)械，在國民經(jīng)濟(jì)中起著十分重要的作用。泵腔流道液體泄漏量對泵的容積效率、輪阻損失和泵腔內(nèi)液體壓力分布及軸向力的計算具有較大的影響。常規(guī)離心泵很難直接測試泵腔內(nèi)液體壓力分布和泄漏量，泵腔內(nèi)液體流動特性的研究并不完善，準(zhǔn)確計算泵腔流道液體泄漏量已是泵行業(yè)的難題。
　　為了研究泵腔流道液體泄漏量

2、對離心泵性能的影響以及泄漏量的計算方法，本文采用理論分析、實(shí)驗(yàn)研究與數(shù)值計算相結(jié)合的方法，將泵腔流道作為一個整體進(jìn)行研究。本文的主要研究內(nèi)容和創(chuàng)新性有：
　　1.針對離心泵泵腔流道間隙的變化對其流道內(nèi)液體泄漏產(chǎn)生影響的這一普遍性問題，本文將泵腔流道作為一個整體，為探尋較精確的泵腔流道泄漏量測量方法及其計算表達(dá)式進(jìn)行了深入研究。主要研究泵腔流道間隙（即后泵腔軸向間隙與密封環(huán)間隙）的變化對泵腔流道內(nèi)液體泄漏量的影響關(guān)系、影響規(guī)律以及影

3、響程度。研究結(jié)果表明：泵腔流道間隙對泵腔流道液體泄漏量有較大影響，在泵的結(jié)構(gòu)不變情況下，只減少泵腔軸向間隙或密封環(huán)間隙就能有效地減少泄漏量，提高泵容積效率。
　　2.搭建了試驗(yàn)臺，設(shè)計專門的泵腔流道液體泄漏量測試裝置，實(shí)現(xiàn)離心泵在不同后泵腔軸向間隙下穩(wěn)定工作時，對泵腔流道進(jìn)出口液體的壓力和泵腔流道液體泄漏量的同步測量。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：（1）隨著離心泵流量的增加泵腔流道液體泄漏量逐漸減?。唬?）泵腔流道液體泄漏量隨著泵腔軸向間隙的增大

4、而增大；（3）泵腔流道液體泄漏量隨著密封環(huán)間隙的增大而增大?；诒们婚g隙液體泄漏量等于密封環(huán)間隙液體泄漏量，提出了泵腔流道液體泄漏量計算公式，為精確計算泵腔流道液體泄漏量提供了較符合實(shí)際的求解途徑。該研究結(jié)果可以為離心泵設(shè)計過程中泵腔軸向間隙取值問題提供參考。
　　3.為了使研究結(jié)果具有更普遍的意義，將實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行了無量綱分析。引入旋轉(zhuǎn)雷諾數(shù)、泄漏量系數(shù)、壓力系數(shù)、隙徑比等無量綱參數(shù)；給出了不同壓力系數(shù)下速度系數(shù)與隙徑比的試驗(yàn)曲線

5、，以及速度系數(shù)的確定方法。為解決相似泵泵腔流道液體泄漏量的計算提供了理論與實(shí)驗(yàn)的依據(jù)。
　　4.應(yīng)用數(shù)值模擬手段，以實(shí)驗(yàn)中的離心泵為研究對象，對離心泵的性能以及內(nèi)部流動進(jìn)行預(yù)測?；跀?shù)值模擬與實(shí)驗(yàn)測量相結(jié)合的方法對不同工況下離心泵的內(nèi)部流場結(jié)構(gòu)進(jìn)行對比分析，研究結(jié)果表明：（1）離心泵外特性模擬曲線與實(shí)驗(yàn)曲線變化趨勢一致；（2）模擬效率略高于實(shí)測效率，一部分原因是由于數(shù)值計算時忽略了泵的機(jī)械損失造成的；（3）模擬曲線與實(shí)驗(yàn)曲線非常接