低比轉(zhuǎn)速復(fù)合葉輪離心泵非定常流場的數(shù)值模擬.pdf

1、離心葉輪是低比轉(zhuǎn)速離心泵的主要過流部件之一,其作用是將原動機的機械能直接傳給流體,以提高液體的靜壓能和動壓能,因此葉輪的結(jié)構(gòu)對離心泵內(nèi)部流場及性能有著至關(guān)重要的作用。對此,本文基于三維N-S方程和RNG k-ε湍流模型對具有4葉片普通葉輪、8葉片和12葉片復(fù)合葉輪的三臺低比轉(zhuǎn)速離心泵進行了非定常數(shù)值模擬,并進行了外特性性能試驗測試。主要研究內(nèi)容如下:
　　 采用PRO/E三維造型軟件對4葉片、8葉片和12葉片葉輪低比轉(zhuǎn)速離心泵進

2、行三維整機全流場造型,并用CFD軟件FLUENT對其內(nèi)部流動進行了數(shù)值模擬,分析了不同時刻3臺離心泵內(nèi)部的速度場和壓力場;此外,在蝸殼具有代表性的四個斷面的壁面附近以及蝸舌部位設(shè)置了監(jiān)測點,對蝸殼壁面附近的壓力脈動進行了分析;最后,對三臺低比轉(zhuǎn)速離心泵的外特性性能進行了數(shù)值預(yù)測和試驗測試,并將數(shù)值結(jié)果和試驗結(jié)果進行了對比。經(jīng)過分析,得出了以下結(jié)論:
　　 (1)針對數(shù)值模擬得到的3個葉輪內(nèi)部不同時刻的速度場進行了分析,發(fā)現(xiàn)由于普

3、通葉輪中沒有布置分流葉片,相鄰長葉片間流道比較寬闊,流體的流動不可能完全被葉片所夾持,使得長葉片壓力面較厚邊界層內(nèi)的液體不能順利排出,因此在4葉片普通葉輪的流道中存在大面積的低速回流區(qū),這種現(xiàn)象在8葉片復(fù)合葉輪中有所改善,而在12葉片葉輪中改善最為明顯。在12葉片葉輪中液流基本沿葉片的曲率流動,可見分流葉片在一定程度上可以改善葉輪內(nèi)部的速度分布;
　　 (2)對數(shù)值模擬得到的3個葉輪內(nèi)部不同時刻的壓力場進行了分析,發(fā)現(xiàn)12葉片葉

4、輪內(nèi)部的靜壓分布較為均勻,靜壓曲線基本上沿圓周方向分布,且靜壓系數(shù)明顯大于4葉片葉輪相同半徑上葉片的靜壓系數(shù)。此外,蝸殼腔體以及出口的靜壓系數(shù)也較大,說明分流葉片不僅可以改善泵內(nèi)部的壓力分布,同時也可以提高相同位置的壓力值;
　　 (3)對數(shù)值模擬得到蝸殼壁面附近的壓力脈動進行了分析,表明復(fù)合葉輪可以改善蝸殼內(nèi)部的壓力脈動,值得注意的是,復(fù)合葉輪產(chǎn)生的壓力脈動的頻率成分相比普通葉輪復(fù)雜,在復(fù)合葉輪中,除了基頻及其倍頻外,長葉片產(chǎn)