射流式自吸噴灌泵數值模擬及優(yōu)化設計.pdf

1、本課題屬國家高新技術研究發(fā)展計劃(863計劃)項目“變量噴灑低能耗輕小型噴灌機組”(項目編號:2006AA100211)課題研究內容之一。
　　 本文闡述了射流式自吸噴灌泵的結構、工作原理及設計方法,應用CFD技術對射流式自吸噴灌泵進行了性能預測;分析了射流式自吸噴灌泵在自吸過程中氣液兩相的流動規(guī)律;采用正交試驗方法,對射流式自吸噴灌泵葉輪及噴嘴進行優(yōu)化設計,探討了葉輪及噴嘴幾何參數對射流式自吸噴灌泵性能的影響。主要工作及結論如

2、下:
　　 1、闡述了傳統(tǒng)自吸噴灌泵與射流式自吸噴灌泵的結構形式及工作原理。應用FLUENT軟件對50SZB35-4.0Q型射流式自吸噴灌泵內部流場進行分析,預測了射流式自吸噴灌泵的外特性,數值模擬得到射流式自吸噴灌泵在設計點的揚程為36.58m,效率為55.56%,功率為2.75kW。全流場計算得到的圓盤摩擦損失為總功率的2.67%～4.38%,且圓盤摩擦損失隨流量的增大而減小。
　　 2、對50SZB35-4.0Q型

3、射流式自吸噴灌泵的自吸過程進行了定常計算,得到泵內部氣液兩相流場的壓力、速度及氣相分布;對射流式自吸噴灌泵的自吸過程進行了非定常計算,得到不同時刻泵內部流場的壓力、速度及氣相分布。通過分析射流式自吸噴灌泵自吸過程中的流場及其變化規(guī)律,為射流式自吸泵的設計提供參考依據。
　　 3、對50SZB35-4.0Q型射流式自吸噴灌泵的葉輪幾何參數(葉片數Z、葉片包角θ及葉片出口角β2)進行了優(yōu)化設計,數值模擬結果表明:通過優(yōu)化,射流式自吸

4、噴灌泵效率由55.6%提高到59.05%,泵效率提高了3.45個百分點(揚程基本不變)。正交試驗結果表明,在額定點及最高效率點,三種因素對泵揚程及效率影響的主次順序為Z>θ>β2。
　　 4、選擇噴管總長L1、噴管角度θ、噴嘴出口長度L2及噴嘴出口直徑D,4個因素,對50SZB35-4.0Q型射流式自吸噴灌泵的噴嘴進行了正交試驗,數值模擬結果表明:對泵氣相及液相流率影響的主次順序為D>L2>L1>θ;對泵進口速度影響的主次順序為

5、Lz>θ>D>L1;對泵進口氣相體積分布影響的主次順序為θ>L1>D>L2:對泵內氣相體積分布影響的主次順序為D>θ>L1>L2。
　　 5、試驗結果表明:對50SZB35-4.00型射流式自吸噴灌泵,在額定工況點,數值模擬得到的揚程比試驗值高6.7%,效率比試驗值高2.4%。數值模擬預測的揚程、效率曲線與試驗的性能曲線變化趨勢基本一致。50SZB35-4.0Q型射流式自吸噴灌泵采用創(chuàng)新導流器結構形式,同時泵體的制造采用鋁合金壓