超低比轉(zhuǎn)速高速離心泵水力設(shè)計(jì)與數(shù)值模擬.pdf

1、低比轉(zhuǎn)速高速離心泵具有小流量、高揚(yáng)程、結(jié)構(gòu)緊湊等特點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于石油化工、航空航天等領(lǐng)域。但因其轉(zhuǎn)速高，所以其內(nèi)部流動(dòng)與常見離心泵存在較大差異，如:在葉片吸力面易產(chǎn)生尾跡流，而壓力面易出現(xiàn)射流等。高速泵的內(nèi)外特性研究一直是流體機(jī)械領(lǐng)域重點(diǎn)研究課題。本文結(jié)合流量Qd=10 m3/h、揚(yáng)程H=410m、轉(zhuǎn)速n=8500 r/min，比轉(zhuǎn)速ns=18的高速泵的復(fù)合葉輪、蝸殼、誘導(dǎo)輪水力設(shè)計(jì)，利用三維湍流數(shù)值模擬方法，基于ANSYS CFX軟

2、件平臺(tái)，對(duì)設(shè)計(jì)的高速離心泵進(jìn)行全流道三維定常和非定常仿真計(jì)算，探索了高速離心泵內(nèi)外特性的規(guī)律。研究得出了葉輪、蝸殼和誘導(dǎo)輪內(nèi)的速度、壓力分布特征，數(shù)值模擬預(yù)測(cè)水泵的外特性以及隔舌處的壓力脈動(dòng)特性。主要工作如下:
　　(1)利用速度系數(shù)法和加大流量法，設(shè)計(jì)了流量Qd=10 m3/h、揚(yáng)程H=410m、轉(zhuǎn)速n=8500 r/min，比轉(zhuǎn)速ns=18的高速泵的復(fù)合葉輪、蝸殼和等螺距誘導(dǎo)輪。
　　(2)利用PRO/E和GAMBIT軟

3、件對(duì)離心泵的進(jìn)水管、復(fù)合葉輪、蝸殼及等螺距誘導(dǎo)輪等過(guò)流部件進(jìn)行三維建模，運(yùn)用非結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格離散過(guò)流部件計(jì)算域。
　　(3)為探求轉(zhuǎn)速變化對(duì)離心泵內(nèi)部流動(dòng)影響，基于雷諾時(shí)均N-S控制方程和標(biāo)準(zhǔn)的k-ε湍流模型，利用ANSYS CFX軟件，數(shù)值模擬了設(shè)計(jì)流量下6種不同轉(zhuǎn)速的水泵內(nèi)部流動(dòng)，比較分析了轉(zhuǎn)速對(duì)葉輪內(nèi)靜壓和相對(duì)速度分布規(guī)律的影響。
　　(4)針對(duì)設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)速n=8500 r/min，數(shù)值模擬離心泵高速運(yùn)行在小流量0.4Qd、設(shè)

4、計(jì)流量1.0Qd和大流量1.3Qd三種工況下的內(nèi)外特性，研究得到了不同流量下復(fù)合葉輪內(nèi)部壓力場(chǎng)、速度場(chǎng)及蝸殼隔舌處的靜壓力場(chǎng)分布，數(shù)模預(yù)測(cè)高速泵的能量特性。
　　(5)對(duì)帶前置誘導(dǎo)輪的高速離心泵進(jìn)行了三維定常數(shù)湍流值模擬，得出了小流量0.4Qd、設(shè)計(jì)流量1.0Qd和大流量1.3Qd三種工況的內(nèi)外特性，對(duì)比了不同流量下誘導(dǎo)輪、葉輪的靜壓場(chǎng)和相對(duì)速度場(chǎng)分布;分析了前置誘導(dǎo)對(duì)水泵能量特性的影響。
　　(6)數(shù)值模擬了帶前置誘導(dǎo)輪的