葉輪室及輪轂形狀對軸流泵水力性能影響的CFD分析.pdf

1、軸流泵葉輪是軸流泵的主要工作部件，其性能直接影響著軸流泵的工作性能。而葉輪的結(jié)構(gòu)參數(shù)對軸流泵的能量和汽蝕性能有很大的影響。模型試驗中的模型泵，因需要調(diào)節(jié)其葉片安放角度，遂其輪轂及葉輪室為球面結(jié)構(gòu)。但大多工程實際中的中小型軸流泵不需要調(diào)節(jié)葉片安放角，因此可考慮將輪轂或葉輪室設(shè)計為圓柱面結(jié)構(gòu)，以降低經(jīng)濟成本，提高安裝便捷性。
　　本文基于RANS方程和RNG k-ε紊流模型，應(yīng)用CFD技術(shù)，采用幾何造型軟件ICEM、TurboGrid

2、和workbench對軸流泵裝置進行建模和網(wǎng)格剖分，并在此基礎(chǔ)上用三維流體計算軟件CFX對泵段內(nèi)部的三維不可壓縮流場進行數(shù)值分析，計算不同葉輪室和輪轂形狀的情況下，泵裝置的外特性變化規(guī)律。經(jīng)過CFX-Post的后處理分析得出：⑴輪轂比不變的情況下，輪轂形狀不變，葉輪室由球形改為圓柱形，在同流量下，軸流泵的揚程和效率增加，最高效率向大流量偏移；⑵葉輪室由球形改為圓柱形后，由于其過水?dāng)嗝嬖龃螅S向速度減小，根據(jù)速度三角形，相當(dāng)于水流液流角變

3、小，沖角增大，翼型升力增加。相當(dāng)于葉片安放角增大，所以揚程增大，效率也增大向大流量偏移，所以葉輪室外殼形狀變?yōu)閳A柱形與葉片安放角變大所引起的揚程和效率的變化相類似；⑶基于結(jié)論1，將軸流泵的葉輪直徑縮短至297mm時，其水力性能基本與原模型泵zm50保持一致；⑷葉輪室外殼保持直徑為300mm的圓柱形，當(dāng)輪轂進口形狀改為漸縮狀時，水泵的揚程和效率增大，最高效率向大流量偏移，且最高效率提升約1.6％；⑸將葉輪室外殼改為直徑為297mm的圓柱形