隔舌對雙蝸殼泵徑向力和壓力脈動影響的數值模擬研究.pdf

1、隨著科學技術的發(fā)展，人們對泵的運行穩(wěn)定性和振動等方面提出了更高的要求，而泵的運行不穩(wěn)定和振動主要是由其內部流動情況決定的。其中，離心泵徑向力的大小直接影響泵工作的穩(wěn)定性，泵內壓力脈動尤其是蝸殼隔舌區(qū)的壓力脈動是影響水泵運行穩(wěn)定性的一個重要因素，也是導致振動的重要原因。改變葉輪與隔舌間隙對離心泵的壓力脈動和徑向力特性有很大影響。本文通過改變雙蝸殼基圓直徑來改變葉輪與隔舌間的間隙，研究不同隔舌間隙對離心泵徑向力和壓力脈動特性的影響。主要研究

2、內容有:
　　 1.采用Fluent軟件對雙蝸殼雙吸離心泵內部進行三維定常數值模擬，分析不同基圓直徑離心泵雙蝸殼內靜壓力場和速度場分布，得出:隨著基圓直徑的增加，蝸殼內靜壓呈明顯的增加，蝸殼進口至出口，壓力沿蝸殼逐漸增加;蝸殼內流速減小，且蝸形段內的速度最小區(qū)增加。隨著基圓直徑的減小，隔舌部位的壓力波動變大。
　　 2.建立徑向力計算模型，同樣對雙蝸殼離心泵內部進行三維定常數值模擬，分析在設計工況及非設計工況下，采用不同

3、基圓直徑時作用在葉輪上徑向力特性，得出:采用不同基圓直徑時作用于葉輪上的徑向力不同，隨著基圓直徑的增大，各個工況下作用于葉輪上的徑向力減小。說明適當增大葉輪與隔舌的徑向間隙可以改善作用在葉輪上的徑向力。
　　 3.在定常數值計算的基礎上，對不同基圓直徑雙蝸殼離心泵進行三維非定常數值計算，揭示了在不同工況下不同隔舌間隙時離心泵隔舌區(qū)壓力脈動特性。主要結論有:
　　 (1)在設計工況和大流量工況下，不同基圓直徑的蝸殼隔舌處的

4、壓力脈動均隨著葉輪的旋轉呈周期性變化，壓力脈動的頻率以葉頻為主;在小流量工況下，壓力脈動呈現出不規(guī)則變化，隨著流量的降低，壓力脈動沒有明顯的周期性，基圓直徑為D3=410mm和D3=425mm時低于1倍葉片通過頻率的低頻脈動占主導地位，其主頻為葉輪轉頻。
　　 (2)在各個工況下，隨著基圓直徑的增大，計算模型主頻的幅值減小，壓力脈動越不明顯。說明適當增大葉輪與隔舌的徑向間隙可以改善離心泵壓力脈動，從而改善離心泵動靜干涉作用。

5、r>　　 4.通過對單蝸殼泵和雙蝸殼泵進行定常和非定常數值計算，分析了不同工況下單-雙蝸殼泵隔舌處的壓力脈動特性，不同工況下作用在葉輪上的徑向力特性，主要結論如下:
　　 (1)單蝸殼離心泵在設計工況及大流量工況下，隔舌區(qū)壓力隨時間變化的周期性明顯，壓力脈動頻率以葉片通過頻率為主;在小流量工況下，隨著流量偏離設計流量加大，隔舌區(qū)隨時間變化的周期性不明顯，壓力脈動頻率以低于1倍葉片通過頻率為主。雙蝸殼離心泵在小流量、設計流量及大