液下雙吸泵裝置內部流動及脈動特性研究.pdf

1、雙吸泵具有流量大，揚程高的特點，被廣泛應用于國民經(jīng)濟的各個重要領域。雙吸泵內部流動復雜，運行工況對雙吸泵的性能有較大的影響。雙吸泵葉輪結構特殊，很難用實驗方法測量其流場。本文采用計算流體動力學技術分析雙吸泵裝置的內部流場及外特性。同時，雙吸泵流場中的非定常壓力脈動是引起雙吸泵振動的主要原因之一，但采用實驗方法對壓力脈動進行測量時，由于設備的局限性，僅能測得靜止壁面附近的信息。用非定常數(shù)值模擬也是探究雙吸泵內部壓力脈動的有效手段。

2、　　本文主要研究工作如下:
　　(1)對一結構特殊的液下雙吸泵裝置進行研究，采用速度系數(shù)法進行雙吸泵過流部件水力設計，運用三維建模軟件Pro/E進行三維建模和幾何優(yōu)化，獲得雙吸泵的三維模型。
　　(2)采用三維湍流數(shù)值模擬作為主要研究手段，對雙吸泵進行全流道流動模擬，探究泵內定常與非定常流動特征。采用標準k～ε模型對雙吸泵裝置不同流量工況進行定常數(shù)值模擬，得到雙吸泵裝置內的速度和壓力特性，并對計算結果進行分析，得出在此特殊結

3、構下雙吸泵的裝置性能。對雙吸泵內部流場進行非定常計算，在雙吸泵內部關鍵部位設置壓力脈動監(jiān)測點，觀測不同工況下雙吸泵的壓力脈動情況，并對不同工況下的壓力脈動進行系統(tǒng)分析。
　　(3)在對雙吸泵的內部流場進行定常計算的基礎上采用Mixture空化模型，采取壓力進口、速度出口邊界條件，探討雙吸泵的空化性能。
　　(4)對雙吸泵進行徑向力數(shù)值計算，分析不同工況下葉輪與蝸殼所受徑向力以及徑向力隨葉輪旋轉的變化規(guī)律。
　　基于以上

4、工作，得出以下結論:
　　(1)通過泵設計理論和經(jīng)驗公式，結合流動分析，獲得了液下雙吸泵裝置。
　　(2)得出整個裝置的外特性，揭示了泵外腔體內的復雜流動結構，隨流量的不同，腔體內同一位置的流動結構形態(tài)不同，且流動結構明顯與壁面形狀相關;流動結構是造成裝置效率低、能量損失、受力不均的重要因素。
　　(3)葉輪內靜壓自進口至出口逐漸增大。葉輪與蝸殼間間隙較大，引起的局部流動自由度高，流場不均勻性強，同時，葉輪內各流道內的

5、速度分布不均勻性強，流道間差異明顯，尤其靠近隔舌附近流道內壓力梯度密集，且在小流量工況下發(fā)生嚴重的回流現(xiàn)象。小流量工況下介質流動紊亂，隨著流量的增加，介質流動趨向規(guī)則。
　　(4)葉輪進口與葉輪出口壓力脈動主要激勵頻率為葉頻，而在葉輪與蝸殼的動靜干涉區(qū)，由于葉輪與蝸殼間隙較大，葉頻不再是壓力脈動的主要激勵頻率。在隔舌區(qū)域，隨著流量的增大，壓力脈動幅值減小。
　　(5)雙吸泵裝置葉輪與隔舌間隙較大，葉輪周圍流體流動對葉輪徑向力