基于離心泵反轉(zhuǎn)作液力透平徑向力的研究.pdf

1、液力透平能夠回收高壓液體的能量，將高壓液體的能量轉(zhuǎn)換為機械能，然后直接驅(qū)動泵、風(fēng)機等工作機做功或者輔助電機做功。液力透平的主要形式之一是用泵反轉(zhuǎn)作液力透平，它具有結(jié)構(gòu)簡單、運行穩(wěn)定、成本低、產(chǎn)品種類眾多等優(yōu)點。無論是泵還是液力透平，都存在徑向力的問題，本文通過數(shù)值模擬方法對液力透平的徑向力進行研究，主要內(nèi)容和結(jié)論如下:
　　 1、選用比轉(zhuǎn)速為23.1、41、46、55.7、84.5的五種低比轉(zhuǎn)速泵反轉(zhuǎn)作液力透平，利用CFD軟件進

2、行數(shù)值模擬試驗。首先建立液力透平的三維模型、進行網(wǎng)格劃分，然后進行透平內(nèi)部流場模擬。對于每臺液力透平，計算不同流量下的性能，找到最高效率點，然后分析最高效率點附近五個工況點的內(nèi)部流場及其外特性、力特性。通過分析發(fā)現(xiàn):液力透平的壓頭和輸出功率都隨著流量的增加而增大;相對于水泵設(shè)計流量Qn而言，液力透平最高效率點時的流量比Qn要大，透平的高效區(qū)范圍比泵工況要寬;隨著比轉(zhuǎn)速的增大，液力透平最高效率點時的流量Q與泵設(shè)計流量Qn的比值，有逐漸減小

3、的趨勢。
　　 2、對液力透平模擬結(jié)果進行徑向力的分析。首先，對五臺液力透平的徑向力模擬結(jié)果進行分析得到:徑向力的大小隨著流量的增加而增大;同一臺液力透平的徑向力的方向隨流量不同在沿液流運動方向與隔舌成90°-150°夾角。再次，選擇ns=84.5的模型，對泵工況和透平工況時的徑向力進行對比得到:在相同流量下，透平工況時葉輪所受徑向力比泵工況時要小;透平在Q=1.2Qn時效率最高，此時所受的徑向力大于泵在設(shè)計流量Qn時的徑向力。

4、最后，選ns=41、55.7兩臺液力透平進行有、無導(dǎo)葉的數(shù)值模擬，結(jié)果發(fā)現(xiàn):加導(dǎo)葉時，液力透平的徑向力會變小，導(dǎo)葉能起到減小徑向力的作用。
　　 3、由揚程無因次系數(shù)和徑向力的計算公式得出液力透平徑向力的無因次系數(shù)κ=F/ρn2D23B2。根據(jù)模擬結(jié)果，對不同比轉(zhuǎn)速的液力透平的徑向力進行分析發(fā)現(xiàn):隨著流量的增加，液力透平的壓頭和徑向力也逐漸增加;比轉(zhuǎn)速較小時，徑向力的無因次系數(shù)κ受流量的影響較小，受揚程的影響較大;隨著比轉(zhuǎn)速的增