離心泵內(nèi)部流動(dòng)旋轉(zhuǎn)失速特性研究.pdf

1、本文系國(guó)家杰出青年基金項(xiàng)目“離心泵基礎(chǔ)理論和節(jié)能關(guān)鍵技術(shù)研究”(編號(hào)50825902)和國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目“離心泵內(nèi)部非定常流動(dòng)誘導(dǎo)振動(dòng)和噪聲機(jī)理”(編號(hào):50979034)部分研究?jī)?nèi)容。 隨著離心泵在多個(gè)領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用,人們對(duì)其運(yùn)行的安全性越來(lái)越重視。離心泵在運(yùn)行過(guò)程中,尤其在小流量工況下會(huì)產(chǎn)生很多不穩(wěn)定現(xiàn)象。離心泵內(nèi)旋轉(zhuǎn)失速現(xiàn)象的發(fā)生會(huì)使泵的外特性發(fā)生改變,產(chǎn)生正斜率。在發(fā)生失速的流量范圍內(nèi)運(yùn)行會(huì)產(chǎn)生振動(dòng)和噪聲,甚至導(dǎo)致系統(tǒng)的共

2、振,嚴(yán)重影響離心泵性能。因此,離心泵內(nèi)旋轉(zhuǎn)失速現(xiàn)象的研究在流體機(jī)械領(lǐng)域具有極其重要的意義。 本文采用數(shù)值模擬的方法對(duì)離心泵內(nèi)旋轉(zhuǎn)失速現(xiàn)象進(jìn)行了研究。研究工作和主要結(jié)論有: 1.運(yùn)用Pro/E軟件創(chuàng)建離心葉輪配置單蝸殼壓水室和徑向?qū)~壓水室兩種離心泵模型。對(duì)離心泵進(jìn)行網(wǎng)格數(shù)無(wú)關(guān)性檢驗(yàn),確定了較合理的網(wǎng)格數(shù)來(lái)使計(jì)算結(jié)果更加科學(xué)和可信。 2.應(yīng)用Fluent軟件對(duì)兩種壓水室離心泵分別在0.2(Q)d-1.2(Q)d流量范圍內(nèi)進(jìn)行定常數(shù)值

3、計(jì)算,研究發(fā)現(xiàn)導(dǎo)葉離心泵H-(Q)性能曲線在0.6(Q)d-0.7(Q)d流量段出現(xiàn)了正斜率,初步分析其原因?yàn)閷?dǎo)葉離心泵內(nèi)發(fā)生了旋轉(zhuǎn)失速現(xiàn)象。通過(guò)定常模擬離心泵模型內(nèi)部湍流流場(chǎng)及相關(guān)理論,進(jìn)一步探討正斜率曲線出現(xiàn)的原因,認(rèn)為正斜率曲線是由于葉輪進(jìn)口預(yù)旋及離心泵內(nèi)旋轉(zhuǎn)失速共同作用所致。
　　3.運(yùn)用Fluent軟件提供的非定常算法對(duì)徑向?qū)~離心泵內(nèi)部流動(dòng)進(jìn)行模擬。研究發(fā)現(xiàn),O.7(Q)d工況下導(dǎo)葉和葉輪流道內(nèi)壓力分布的不均勻使得導(dǎo)葉

4、和葉輪流場(chǎng)出現(xiàn)了旋渦,并且在葉輪進(jìn)口出現(xiàn)回流現(xiàn)象。隨著流量減小到0.6(Q)d工況時(shí),導(dǎo)葉進(jìn)口靠近葉輪輪緣處出現(xiàn)了穩(wěn)定的失速區(qū),并隨著圓周方向朝葉輪旋轉(zhuǎn)相反的方向傳播,即導(dǎo)葉流道內(nèi)出現(xiàn)了旋轉(zhuǎn)失速現(xiàn)象。導(dǎo)葉進(jìn)口及出口壓力分布的不均勻使得失速區(qū)沿著圓周方向傳播,傳播速度約為葉輪轉(zhuǎn)速的20%。通過(guò)設(shè)置壓力監(jiān)測(cè)點(diǎn),發(fā)現(xiàn)離心泵出現(xiàn)旋轉(zhuǎn)失速現(xiàn)象時(shí),流道內(nèi)部出現(xiàn)低頻壓力脈動(dòng)。 4.提出了通過(guò)導(dǎo)葉開(kāi)槽來(lái)抑制離心泵內(nèi)旋轉(zhuǎn)失速的方法。研究表明,導(dǎo)葉單開(kāi)槽