高比轉(zhuǎn)速軸流泵水力優(yōu)化設(shè)計(jì).pdf

1、作為軸流泵裝置的核心部件，軸流泵的葉輪和導(dǎo)葉，是整個(gè)軸流泵過(guò)流裝置中重要的組成部分。也是實(shí)現(xiàn)能量轉(zhuǎn)換的重要組成，直接關(guān)系到水泵的性能。提高整個(gè)泵裝置的性能，基本都是從葉輪和導(dǎo)葉兩個(gè)方面入手。因此，研究葉輪的結(jié)構(gòu)參數(shù)和導(dǎo)葉體的布置位置對(duì)水泵性能的影響具有現(xiàn)實(shí)的指導(dǎo)意義。
　　 不同的參數(shù)設(shè)置方案對(duì)軸流泵的性能有著不同的影響。故有必要從軸流泵的內(nèi)流場(chǎng)和外特性出發(fā)來(lái)分析和研究不同情況對(duì)泵的影響。本文采用了三維湍流數(shù)值模擬(CFD)作為

2、研究手段，針對(duì)高速軸流泵在三種不同參數(shù)下的方案進(jìn)行了數(shù)值模擬和分析，并總結(jié)了一些規(guī)律。對(duì)研究高比轉(zhuǎn)速軸流泵的水力優(yōu)化設(shè)計(jì)有一定的參考價(jià)值。
　　 本文的主要工作有:
　　 1、結(jié)合AutoCAD與Pro/ENGINEER軟件對(duì)整個(gè)泵裝置進(jìn)行三維實(shí)體造型，采用ICEM對(duì)進(jìn)水管，出水管，彎管進(jìn)行網(wǎng)格剖分，對(duì)葉輪和導(dǎo)葉體使用Turbo-Grid進(jìn)行網(wǎng)格剖分;
　　 2、利用CFD軟件(ANSYSCFX12.0)，基于雷

3、諾時(shí)均Navier-Stockes方程和標(biāo)準(zhǔn)k-ε雙方程湍流模型，對(duì)三種不同情況下（不同葉片厚度，不同葉片數(shù)，不同導(dǎo)葉進(jìn)口與葉輪出口平行間距）進(jìn)行全通道數(shù)值模擬，捕捉葉輪內(nèi)速度分布、靜壓分布等重要流動(dòng)參數(shù)，并進(jìn)行對(duì)比分析;
　　 3、通過(guò)CFX-Post后處理得到如下結(jié)論:
　　 (1)對(duì)不同葉片厚度的數(shù)值模擬計(jì)算分析之后可知，當(dāng)流量較小時(shí)，葉片厚度的變換，不會(huì)引起較大的變化，其揚(yáng)程，功率和效率基本都是重合的;而在設(shè)計(jì)流

4、量左右，葉片厚度減小，相同流量下?lián)P程趨勢(shì)會(huì)有所改變，其趨勢(shì)接近于在同一流量下，伴隨厚度的增加，其揚(yáng)程，功率都會(huì)下降，在效率方面，可以明顯的看出，雖然有類似于上面的趨勢(shì)，但是某些點(diǎn)還是發(fā)生了重疊的現(xiàn)象;大流量時(shí)，其揚(yáng)程，功率和效率基本沒(méi)有太大變化。
　　 (2)對(duì)不同葉片數(shù)的數(shù)值模擬計(jì)算分析后可知，相對(duì)于三片葉片而言，四片在小流量情況下?lián)P程和效率都相對(duì)較高;而在大流量情況下，兩者基本重合。并且在馬鞍區(qū)右側(cè)部分有上移的現(xiàn)象。

5、　　 (3)對(duì)不同的導(dǎo)葉進(jìn)口與葉輪出口的平行間距S進(jìn)行數(shù)值模擬分析后可知，當(dāng)S的數(shù)值取值比較小時(shí)（在0.05D～0.1D之間），在設(shè)計(jì)流量下，出口速度環(huán)量分布及靜壓分布相對(duì)均勻，對(duì)整個(gè)泵裝置的性能提高有一定的提升。超出0.1D之后，出口速度環(huán)量分布及靜壓分布都不十分理想，S的改變對(duì)于整個(gè)泵裝置性能的改變沒(méi)有太大的影響?？梢奡的改變，在一定的范圍內(nèi)對(duì)泵裝置的性能還是有影響的。單純的靠改變間距S來(lái)提高泵段的整體性能還是有一定局限的，要根據(jù)