低比轉速離心泵葉輪切割的數(shù)值模擬與試驗研究.pdf

1、低比轉速離心泵具有流量小、揚程高的特點，被廣泛應用于石油、化工、礦山等領域。在應用過程中，常遇到泵的性能參數(shù)與工作要求不一致的問題，這就要求以最少的工作或者改變最少的零件尺寸，使泵能夠滿足要求。切割葉輪是一種簡便、經(jīng)濟的方法。
　　 離心泵的葉輪經(jīng)過切割之后，一些相關的幾何參數(shù)發(fā)生了變化，使得其內部的流動與原型泵相比產(chǎn)生了一些差異。采用一般的試驗方法很難得到內部流動的情況。目前，利用CFD對離心泵的流動進行數(shù)值模擬是一種有效的研

2、究方法。同時，泵的試驗研究對泵理論的發(fā)展、設計水平的提高、性能的確定以及各種復雜應用問題的解決具有極其重要的意義，而且試驗研究也可得到最為可信的結果。
　　 本文對SH-20-28型離心泵進行了切割試驗研究和數(shù)值模擬，分別得到了切割之后離心泵的實際性能曲線和模擬預測的性能曲線。對切割后的各個性能曲線進行了對比分析，討論了葉輪外徑切割后性能變化的原因。本文的主要內容和研究成果為:
　　 (1)對離心泵進行切割試驗，利用MA

3、TLAB軟件對得到的性能參數(shù)進行分析，得到了H-Q、P-Q、η-Q性能曲線的擬合方程，分析了葉輪外徑變化對性能曲線的影響。在少量切割時，離心泵的外特性曲線較為相似;經(jīng)過大量切割后，泵的外特性曲線不再相似。
　　 (2)定義了一個新的泵系統(tǒng)能耗經(jīng)濟性的評價指標，并分析根據(jù)這個指標選取泵的“額定工況”的合理性。
　　 (3)利用有限元分析軟件對原型泵及切割后的各個模型進行了定常數(shù)值模擬計算，分析葉輪外徑變化對離心泵內部流場的

4、影響。葉輪外徑切割后蝸殼內部的靜壓值的影響比對葉輪內部靜壓值的影響大。泵內各點的靜壓隨著切割量的增大而下降。
　　 (4)計算了切割前后各模型的面積比，根據(jù)現(xiàn)有的文獻中對面積比高效區(qū)的統(tǒng)計結果，得出各次切割之后的工況點在高效區(qū)分布圖，面積比高效區(qū)的統(tǒng)計規(guī)律具有一定的參考價值。
　　 (5)在定常計算的基礎上對原型泵及經(jīng)過少量切割和大量切割的模型進行非定常數(shù)值模擬計算，通過在葉輪出口位置及其隔舌處設置監(jiān)測點，對不同葉輪外徑