采用開(kāi)縫葉片對(duì)離心泵性能影響的研究.pdf

1、高效率始終是離心泵科研工作者和設(shè)計(jì)工程師追求的目標(biāo)，但是離心泵葉輪流道自身是一種擴(kuò)散結(jié)構(gòu)，流道中的流動(dòng)通常是極其復(fù)雜與不穩(wěn)定的，在擴(kuò)散流道的下游區(qū)域一般會(huì)出現(xiàn)流動(dòng)的分離以及隨之產(chǎn)生非常不穩(wěn)定的旋渦，這將堵塞流道，導(dǎo)致泵的壓力下降，水力效率降低，不僅如此，還會(huì)引起泵的喘振，使得泵機(jī)組產(chǎn)生劇烈的振動(dòng)和噪聲，運(yùn)行不穩(wěn)定。因此，在離心泵的設(shè)計(jì)過(guò)程中，特別是水力設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)該確保在設(shè)計(jì)工況范圍內(nèi)不產(chǎn)生流動(dòng)分離的現(xiàn)象。
　　 本文利用航空工業(yè)

2、采用的開(kāi)縫葉片流動(dòng)控制技術(shù)，以浙江某公司的XST40-250-150型離心式不銹鋼沖壓葉輪作為研究模型，采用數(shù)值模擬、試驗(yàn)等研究手段，進(jìn)行了開(kāi)縫葉片對(duì)離心泵性能影響的研究。
　　 本文研究的內(nèi)容和主要成果有:
　　 1.利用CFD技術(shù)對(duì)有無(wú)開(kāi)縫葉片的離心泵內(nèi)部流動(dòng)進(jìn)行了數(shù)值模擬，在定常模擬計(jì)算中，在大流量工況運(yùn)行的開(kāi)縫葉片具有提高揚(yáng)程、效率的作用;具有開(kāi)縫葉片比無(wú)開(kāi)縫的葉輪水力效率高，其中1號(hào)泵的葉輪水力效率最高;蝸殼的

3、效率無(wú)明顯的變化;1、2、3號(hào)泵開(kāi)縫所在的子區(qū)域流體所獲得的能量均高于4號(hào)泵。在非定常模擬計(jì)算中，小流量0.6Qd工況下，開(kāi)縫葉片的蝸殼效率明顯高于無(wú)開(kāi)縫葉片的;設(shè)計(jì)工況1.0Qd下，具有開(kāi)縫葉片泵的揚(yáng)程小于無(wú)開(kāi)縫葉片的，并且隨著葉片開(kāi)縫的相對(duì)位置減小，揚(yáng)程下降越多，前1/2周期，開(kāi)縫葉片的軸功率大于無(wú)開(kāi)縫葉片的，且隨著葉片開(kāi)縫的相對(duì)位置增加而增加，在后1/2周期則為相反的規(guī)律;大流量1.4Qd工況下開(kāi)縫的存在能提高蝸殼的效率。1和3號(hào)

4、泵開(kāi)縫所在子區(qū)域的能量高于4號(hào)泵。
　　 2.通過(guò)對(duì)葉輪中間的截面上湍流動(dòng)能及湍流耗散率分布的研究，發(fā)現(xiàn)開(kāi)縫的存在，會(huì)引起離心泵內(nèi)部流場(chǎng)的變化，在開(kāi)縫的地方會(huì)產(chǎn)生局部湍流動(dòng)能和湍流耗散率的突變。大流量工況下，開(kāi)縫的存在使湍流動(dòng)能及耗散的分布向葉片吸力面靠近。
　　 3.對(duì)4種模型離心泵的揚(yáng)程、軸功率及效率等進(jìn)行了測(cè)試，比較了有、無(wú)開(kāi)縫的性能變化，經(jīng)試驗(yàn)研究表明葉片上的開(kāi)縫對(duì)離心泵的整體性能趨勢(shì)變化影響較小。不同的開(kāi)縫相對(duì)

5、位置對(duì)離心泵性能影響各有差異，在關(guān)死點(diǎn)時(shí)，揚(yáng)程相差很大，軸功率相差不明顯;隨著流量的增加，具有開(kāi)縫葉片離心泵的效率明顯要高于沒(méi)有開(kāi)縫的，其中開(kāi)縫的相對(duì)位置為0.875的1號(hào)泵效率最高，與沒(méi)有開(kāi)縫的離心泵相比效率提高了1.52％，證明了開(kāi)縫葉片可以拓寬了離心泵的高效區(qū)間，驗(yàn)證了數(shù)值計(jì)算的正確性。
　　 4.本研究針對(duì)XST40-250-150型離心泵進(jìn)行了開(kāi)縫葉片的性能試驗(yàn)研究，發(fā)現(xiàn)開(kāi)縫葉片可以提高離心泵的性能，為同類型的不銹鋼葉