外混式噴灌自吸泵自吸過程內(nèi)部流動(dòng)的研究.pdf

1、本課題屬國家高新技術(shù)研究發(fā)展(863計(jì)劃)項(xiàng)目“變量噴灑低能耗輕小型噴灌機(jī)組”(項(xiàng)目編號(hào):2006AA100211)課題研究內(nèi)容之一。
　　 噴灌自吸泵是節(jié)水噴灌系統(tǒng)的重要設(shè)備。外混式噴灌自吸泵因其運(yùn)行可靠,自吸時(shí)間短,廣受用戶歡迎。噴灌自吸泵除了一般的性能要求,如流量、揚(yáng)程、效率等要求外,自吸性能,如自吸時(shí)間和自吸高度,也是噴灌自吸泵的重要考核指標(biāo)。但噴灌泵的自吸過程十分復(fù)雜,目前還沒有形成完整的自吸泵內(nèi)部流動(dòng)機(jī)理。本文通過對

2、外混式噴灌自吸泵內(nèi)部流場特別是自吸瞬時(shí)流場進(jìn)行理論分析、數(shù)值計(jì)算及試驗(yàn)研究,提出通過研究自吸瞬時(shí)流動(dòng)的方法,研究噴灌自吸泵自吸機(jī)理。本文主要研究工作和研究成果如下:
　　 1.對65ZB-40型外混式噴灌自吸泵三維模型進(jìn)行定常和簡化的自吸過程氣液兩相流準(zhǔn)瞬態(tài)數(shù)值模擬,研究外混式噴灌自吸泵正常運(yùn)行時(shí)泵葉輪及蝸殼各斷面的壓力及速度變化。比較了泵內(nèi)兩相流場的靜壓分布與單液相流場時(shí)的靜壓分布以及不同含氣率時(shí)葉輪內(nèi)氣相與液相的相對速度分布

3、情況。同時(shí),對含氣率的分布情況也進(jìn)行了分析。
　　 2.對噴灌自吸泵進(jìn)行了泵水力性能試驗(yàn),測試了泵正常運(yùn)行時(shí)的性能參數(shù)并繪制了泵性能曲線,對試驗(yàn)與模擬得到的效率值和揚(yáng)程值進(jìn)行了一一對比,并對兩者的差異進(jìn)行了詳細(xì)的分析。對噴灌自吸泵進(jìn)行了自吸性能試驗(yàn),測試了泵在規(guī)定自吸高度下的自吸時(shí)間,繪制了泵自吸性能曲線,分析了泵的自吸性能。試驗(yàn)分析結(jié)果表明,試驗(yàn)用泵的水力性能及自吸性能均符合設(shè)計(jì)條件,數(shù)值模擬的結(jié)果能較好地反映泵內(nèi)部的流動(dòng)情況

4、。
　　 3.建立噴灌泵自吸瞬時(shí)流動(dòng)測試平臺(tái),對噴灌自吸泵進(jìn)行自吸瞬態(tài)過程的試驗(yàn)研究。測量泵瞬時(shí)轉(zhuǎn)速、流量、揚(yáng)程及功率隨時(shí)間的變化關(guān)系,測量噴灌泵自吸過程中監(jiān)測點(diǎn)的速度壓力分布,給出了流量、揚(yáng)程、軸功率、輸出功率、瞬時(shí)轉(zhuǎn)速和效率隨時(shí)間的變化關(guān)系。擬合出了出口壓力變化方程式,為數(shù)值模擬分析提供邊界條件。試驗(yàn)結(jié)果表明,在六個(gè)不同自吸高度條件下,各關(guān)鍵監(jiān)測點(diǎn)的壓力變化趨勢一致,泵進(jìn)口及葉輪進(jìn)口處真空度隨自吸安裝高度增加而增加。回流孔壓

5、力在自吸初期為負(fù)壓狀態(tài),但末期壓力迅速上升至出口壓力值附近,說明外混式自吸泵回流孔處為氣液混合的主要區(qū)域。
　　 4.建立了自吸過程瞬時(shí)流動(dòng)數(shù)值模擬方法對噴灌自吸泵進(jìn)行自吸過程的氣液兩相流動(dòng)數(shù)值模擬。根據(jù)試驗(yàn)所得泵出口壓力的變化規(guī)律,采用UDF功能設(shè)置出口壓力邊界條件。模擬結(jié)果顯示了自吸啟動(dòng)過程中的瞬態(tài)變化,得到了泵自吸過程中內(nèi)部流場含氣率、壓力及速度的變化規(guī)律。分析了自吸過程中泵內(nèi)部瞬時(shí)流動(dòng)結(jié)構(gòu)和演化過程及其與外部瞬態(tài)特性的關(guān)