無過載離心泵設(shè)計理論及方法研究.pdf

1、無過載離心泵是指在全流量（從零流量到最大流量）工作范圍內(nèi)泵工作時，泵的流量-軸功率曲線有飽和：即軸功率隨流量的變化有極大值，這樣只要泵的配套功率選取合適，泵工作時不會發(fā)生過載而導(dǎo)致電機(jī)燒毀。很多學(xué)者研究表明，影響無過載性能的主要因素是出口安放角和出口寬度，葉輪葉片的出口安放角取8°～15°。而目前無過載離心泵設(shè)計時往往要求無過載離心泵的最大軸功率不超過k倍（一般是1．05～1．3倍）的設(shè)計軸功率，關(guān)于這方面的研究國內(nèi)在理論探討方面研究報

2、道較少。因此本文依此為出發(fā)點做了幾個方面的研究，并得出了相應(yīng)的結(jié)論。 1．通過離心泵的基本理論，推導(dǎo)得出泵的軸功率和最大軸功率的比值P/Pmax和泵葉輪的幾何參數(shù)，比轉(zhuǎn)數(shù)之間的關(guān)系；依此關(guān)系繪制出了P/Pmax隨比轉(zhuǎn)數(shù)變化時在不同葉片數(shù)和出口安放角的關(guān)系曲線圖（即軸功率的無因次曲線圖）。 2．依據(jù)軸功率的無因次曲線圖及一般無過載離心泵的設(shè)計方法，針對一組設(shè)計參數(shù)設(shè)計出了10組不同出口安放角和出口寬度的無過載離心泵模型，應(yīng)

3、用RNGk—ε雙方程紊流模型和SIMPLEC算法，采用FLUENT6．3軟件分別對其進(jìn)行數(shù)值模擬。并預(yù)測這十組模型的能量性能曲線（H—qv，P—qv，η—qv），在這十組模型中，有一組參數(shù)制作了實型泵，并有能量性能試驗數(shù)據(jù)。將這一組模型的試驗數(shù)據(jù)和數(shù)值模擬相比較后發(fā)現(xiàn)：模擬和試驗數(shù)據(jù)趨勢基本一致，誤差較少。 3．通過對所設(shè)計的泵進(jìn)行數(shù)值模擬，分析內(nèi)部流場可得：葉輪內(nèi)工作面相對速度較小，背面相對速度較大；從工作面到背面，相對速度的

4、大小變化較快；從進(jìn)口到出口，沿相對運(yùn)動流線方向上相對速度變化不明顯；葉輪內(nèi)沒有出現(xiàn)邊界層分離；各工況下葉輪內(nèi)的靜壓和總壓從葉輪進(jìn)口到出口均逐漸增加；隨著流量的增大，葉輪出口的靜壓和總壓減小。 4．僅增加出口安放角或出口寬度時，揚(yáng)程曲線上移，揚(yáng)程增加，效率曲線的高效區(qū)變寬，軸功率增加，在大流量下軸功率增加明顯。所以，對于所研究比轉(zhuǎn)速（ns=61）無過載離心泵來說，出口安放角和出口寬度應(yīng)取偏小值。 5．對于本文設(shè)計的無過載離