检索结果-南通市图书馆

诱导轮对半开式叶轮高速离心泵空化性能影响的研究

在线全文

同方学位论文库

学校读者我要写书评

暂无评论

诱导轮对半开式叶轮高速离心泵空化性能影响的研究

作者：吴国鸿兰州理工大学

学位级别：硕士

半开式叶轮高速离心泵在航空航天领域被用作增压泵,是机体燃料系统的重要组成部分,它负责为飞机发动机燃料系统提供所需压力的燃料。然而在模拟飞机爬升实验时,随着飞机爬升高度的增加以及环境压力的下降,泵出口增压会出现下降现象,这... 详细信息

半开式叶轮高速离心泵在航空航天领域被用作增压泵,是机体燃料系统的重要组成部分,它负责为飞机发动机燃料系统提供所需压力的燃料。然而在模拟飞机爬升实验时,随着飞机爬升高度的增加以及环境压力的下降,泵出口增压会出现下降现象,这可能对飞机安全稳定运行产生不利影响,针对以上问题展开分析和研究是很有必要的。本文采用理论分析和数值模拟的方法进行研究,主要内容有:1.对国内某厂生产的单级单吸半开式叶轮高速航空燃油离心泵在模拟飞机爬升实验时泵出口增压下降问题进行了分析,得到了造成泵出口增压下降的主要原因—空化;为了提高泵的抗空化性能,提出了在泵主叶轮前添加诱导轮的方法,并对诱导轮进行了设计,确定了诱导轮主要几何参数;选取诱导轮出口螺距和叶片数为变量,制定了相应的数值计算方案。2.通过改变诱导轮出口螺距,设计了三种诱导轮模型和方案,这三种方案分别是诱导轮进口螺距保持5mm不变,出口螺距为5mm、8mm、11mm逐渐增大。针对这三种方案,利用CFD软件Pumplinx进行了空化流动数值模拟,对泵空化性能进行了预测并对诱导轮和叶轮流道内气液两相分布规律进行了研究,得到了半开式叶轮离心泵不同净正吸头条件下诱导轮和叶轮内压力和气泡分布规律,通过对比分析,得到了诱导轮出口螺距对半开式叶轮离心泵空化性能的影响特点:在一定范围内,保持诱导轮进口螺距不变、增大出口螺距可以使泵在相同装置空化余量件下获得更高的扬程和更少的流场内气泡分布,以及在同一流量条件下更少的空化断裂点,通过数值模拟得到,对于本文中半开式叶轮高速离心泵,选择诱导轮进口螺距为5mm、出口螺距为11mm可以最大程度的提升泵的抗空化性能。3.在诱导轮进口螺距为5mm、出口螺距为11mm的基础上,对诱导轮叶片数不同的半开式叶轮高速离心泵进行了空化流动数值计算,通过保持泵进口流量不变,逐渐降低装置空化余量得到了诱导轮叶片数分别为2、3、4的半开式叶轮高速离心泵空化断裂曲线并进行了对比;分析了随着装置空化余量不断降低时诱导轮内空化演变过程,揭示了气泡在诱导轮内发生、发展的过程,得到了诱导轮和叶轮内压力分布流场特征,通过对比分析,得到了叶片数对半开式叶轮高速离心泵空化性能的影响特点是:不同叶片数诱导轮内空化发展过程基本一致,诱导轮内气泡最先出现在叶片进口吸力面外缘位置,随着装置空化余量的降低,在叶片吸力面上逐渐蔓延并向压力面发展;相比于2、4叶片诱导轮,添加3叶片诱导轮离心泵在相同进口压力条件下具有更高的扬程,流场内气泡分布较少,在同一流量工况下具有更低的空化断裂点;诱导轮叶片数对泵空化性能具有一定影响,3叶片诱导轮气泡发展速度较慢,离心泵空化性能最优,因此,推荐在本文中半开式叶轮离心泵主叶轮前添加3叶片诱导轮。

关键词：诱导轮离心泵空化性能螺距叶片数

在线全文

同方学位论文库

学校读者我要写书评

暂无评论

诱导轮离心泵空化性能及不稳定性研究

诱导轮离心泵空化性能及不稳定性研究

作者：肖丽倩兰州理工大学

学位级别：硕士

离心泵前加装诱导轮有效的提高了离心泵的空化性能,随着石油、化工、电力等行业的发展,人们对离心泵的运行稳定性和效率等方面提出了更高的要求,其中空化性能不仅决定着泵机组的稳定性,还会影响泵的效率。本文以一前置等螺距诱导轮为研... 详细信息

离心泵前加装诱导轮有效的提高了离心泵的空化性能,随着石油、化工、电力等行业的发展,人们对离心泵的运行稳定性和效率等方面提出了更高的要求,其中空化性能不仅决定着泵机组的稳定性,还会影响泵的效率。本文以一前置等螺距诱导轮为研究对象,首先开展了单相定常流动数值计算,与实验值进行对比分析,确定文中所用的数值计算方法的可行性。其次,以单相流动数值结果为初始值,选取0.6Q、1.0Q、1.2Q三个工况进行空化数值计算,揭示空化发生时不同工况下的诱导轮离心泵内的空泡演变规律,流场分布情况以及空化对蜗壳的影响。再次,保持模型中其他过流部件不变,只改变口环间隙值,将口环间隙取值为b1=0.15mm、b2=0.25mm、b3=0.40mm、b4=0.60mm,在设计流量下进行各个模型的单相及空化数值计算,研究口环间隙对诱导轮离心泵空化流动和性能的影响。主要得出以下结论:(1)不同工况下,原模型(b2=0.25mm)的数值模拟结果和实验结果比较接近,数值模拟结果准确可行。(2)随着空化余量的降低,诱导轮离心泵中的诱导轮和泵的空化性能曲线都在空化余量降低到一定程度时开始下降,设计流量下,两者的空化性能曲线波动较小,小流量波动次之,大流量最严重;泵运行在大流量时,空化性能变差。(3)小流量工况下,离心叶轮的初生工况和断裂工况均出现在诱导轮初生工况和断裂工况后的某一工况点,能够较好的改善泵的空化性能;设计工况下,诱导轮和叶轮内的初生空化点几乎在同一空化余量下,而叶轮断裂工况发生在诱导轮断裂工况之后;大流量时空化最先出现在离心叶轮内,诱导轮无法满足离心叶轮的能量要求,故泵不易工作在大流量工况。(4)蜗壳隔舌和旋转叶轮的动静干涉、诱导轮的存在和口环间隙的存在对离心叶轮内的空泡分布不均和交变空化产生影响,出现空化不稳定性。(5)诱导轮离心泵中的空化形态有:诱导轮回流区的漩涡空化和发生在叶片上的叶面空化,其中叶面空化包括相对稳定的片状空化和不稳定的云状空化;空化发生时,离心叶轮叶片上的空泡分布不均匀,断裂空化发生在部分流道被堵塞的情况下。(6)空化改变叶轮内部流场,随着空化余量的减小,空泡区所对应的流道内产生漩涡,漩涡靠近叶轮出口处的叶片背面,方向同叶轮的旋转方向,空化余量越小,漩涡数越多,漩涡区向叶片进口蔓延;随着流量的增加,蜗壳和旋转叶轮的动静干涉对流态的影响减小;当空化余量降低到断裂工况之后,空化对流态的影响超过了动静干涉对流态的影响。(7)空化余量减小到一定程度后蜗壳内的扬程损失开始增大;蜗壳内的流态发生变化,变化位置对应叶轮流道内空化严重的区域。(8)口环间隙处的泄漏流对诱导轮离心泵的扬程、效率有较大的影响,随着口环间隙增大,相对b1,总扬程下降达到0.6%、总效率达到6.5%,离心叶轮扬程效率下降达到4.21%、9.32%;诱导轮扬程效率增加达到29.86%、28.40%。口环间隙增大,对效率的影响更加显著。(9)口环间隙大小对诱导轮离心泵空化性能影响较大,随着口环间隙的增大,空化性能曲线呈现波动现象,间隙越大,波动现象越显著;空化数降低,离心泵主叶轮工作面靠近前盖板出现云状空泡分布,出现空化不稳定性,间隙越大,空化越不稳定,临界空化数越大。(10)诱导轮离心泵空化不稳定性的影响因素可能有:口环间隙出口处泄漏高压流体对主流的冲击;口环附近空化的发生;诱导轮空化引起叶片出口液流角的改变。

关键词：诱导轮离心泵空化性能不稳定性口环间隙数值模拟

在线全文

同方学位论文库

学校读者我要写书评

暂无评论

离心泵缝隙射流叶轮的空化性能分析

离心泵缝隙射流叶轮的空化性能分析

作者：贠丽晨兰州理工大学

学位级别：硕士

随着科学技术的进步和计算机技术的发展,离心泵内部流动机理的研究也越来越深入并逐渐走向成熟。在水力机械运行过程中,空化现象普遍存在。它不仅仅会造成流体机械能量损耗(功率,效率,流量,扬程降低),更会引起噪声和振动,甚至会造成叶... 详细信息

随着科学技术的进步和计算机技术的发展,离心泵内部流动机理的研究也越来越深入并逐渐走向成熟。在水力机械运行过程中,空化现象普遍存在。它不仅仅会造成流体机械能量损耗(功率,效率,流量,扬程降低),更会引起噪声和振动,甚至会造成叶轮材料的破坏,降低流体机械的使用寿命。离心泵叶轮叶片进口边背面前盖板附近的低压区是空化与空蚀最易发生的区域。本研究以M86-100型离心泵为研究对象,采用RNG k-?湍流模型,Mixture多相流模型和基于Reyleigh-Plesset方程的空化模型进行数值模拟计算。依据将高能量的液体引入至易空化区来提高叶轮空化性能的原理,提出一种缝隙射流叶轮。利用射流改善叶轮进口特性,并在此基础上提出一种缝隙脉冲射流离心泵,进一步探究缝隙脉冲射流对泵空化性能的影响。主要工作包括以下几个方面:1.通过对叶轮进行改型设计,提出了一种新型的缝隙射流叶轮。为探究不同缝隙槽尺寸对泵空化性能的影响,设计了5种不同尺寸的缝隙槽。对原型泵和5种不同尺寸的缝隙射流泵进行单相定常数值模拟,结果表明:缝隙射流使得叶轮流量增大。相比于原型泵,缝隙射流泵的扬程降低。在大多数流量工况下,来自叶轮出口流经前泵腔的泄漏流可以降低泵的效率。但是在小流量情况下,缝隙射流可有效抑制泵内强烈的二次流,提高泵的效率。2.对原型泵和5种不同尺寸的缝隙射流离心泵在单相定常数值计算结果收敛的基础上进行定常空化数值模拟后可以发现:缝隙射流弥补了叶轮进口一定的能量,提高了叶轮进口边附近以及叶片进口延伸段的压力,有效提高了泵的空化性能。3.缝隙射流工作机理:缝隙射流是利用射流来弥补叶轮进口一定能量,提高NPSHa。缝隙射流提高了叶轮进口边附近以及叶片进口延伸段的压力,有效提高了泵的空化性能。4.选取槽长为4mm×3.5mm的缝隙射流离心泵为基准,设计了两种不同脉冲频率的缝隙脉冲射流离心泵。对模型泵在清水条件下进行单相定常数值模拟计算后,得到其相应的外特性曲线,结果表明:缝隙脉冲射流离心泵与缝隙射流离心泵的水力性能十分接近,仅仅在0.4Q的工况下Ⅰ型缝隙射流脉冲泵有一个较大的扬程跳跃点。5.对缝隙射流泵和两种不同脉冲频率的缝隙脉冲射流离心泵在定常空化数值模拟的基础上进行非定常空化数值模拟,其结果表明:缝隙脉冲射流离心泵较缝隙射流离心泵,在额定流量工况点具有较好的空化性能。其中,Ⅱ型缝隙脉冲射流离心泵的空化性能最优。在一定程度上,缝隙脉冲射流离心泵的脉冲频率越大,泵的空化性能越好。6.脉冲射流机理:脉冲射流具有较大的速度剪切层,并且具有较高的能量传递特性。脉冲射流弥补了叶轮进口一定的能量,进一步提高了叶轮最低压力点处的压力,有效避免了空化现象的发生。

关键词：离心泵空化性能缝隙射流二次流脉冲射流脉冲频率

在线全文

同方学位论文库

学校读者我要写书评

暂无评论

离心泵的进口几何参数对泵空化性能的影响

兰州理工大学学报 2011年第1期37卷 50-53页

作者：刘宜李永乐韩伟宋怀德陈建新兰州理工大学能源与动力工程学院甘肃兰州730050

为了改善离心泵内的空化性能,基于k-ε湍流模型和SIMPLEC算法,对一个比转数为131.87的单级单吸型离心泵进行空化性能的模拟计算,通过改变叶轮进口直径、叶片进口安放角,分别对改变几何参数后的离心泵进行全流场数值模拟.设计泵的进口直... 详细信息

为了改善离心泵内的空化性能,基于k-ε湍流模型和SIMPLEC算法,对一个比转数为131.87的单级单吸型离心泵进行空化性能的模拟计算,通过改变叶轮进口直径、叶片进口安放角,分别对改变几何参数后的离心泵进行全流场数值模拟.设计泵的进口直径为150 mm,改变后的尺寸分别为155 mm和160 mm,模拟计算结果表明,离心泵叶轮进口直径增加到一定值时,叶轮进口直径有一最佳值,这一最佳值对离心泵效率的提高和空化余量的降低有重要的意义;设计泵的叶片前盖板进口安放角为21°,改变后的尺寸为24°,模拟计算结果表明,进口安放角增加后离心泵的效率提高,空化余量降低,空化性能得到改善.

关键词：离心泵空化性能数值模拟叶轮进口几何参数

维普期刊数据库

同方期刊数据库评论

在线全文

学校读者我要写书评

暂无评论

齿轮泵入口侧的空化性能研究与分析

机床与液压 2018年第19期46卷 50-52,22页

作者：文昌明李玉龙钟飞成都大学机械工程学院四川成都610106

为有效避免齿轮泵吸油腔内的空化现象,基于扫过面积法,以主、从动齿轮上的两条啮合半径为边界,构建包含啮合点和啮合半径在内的密闭空间吸油腔,并推导出对应的体积变化率;基于困油的充分卸荷,依据吸油腔的体积变化率等于与腔外的交换流... 详细信息

为有效避免齿轮泵吸油腔内的空化现象,基于扫过面积法,以主、从动齿轮上的两条啮合半径为边界,构建包含啮合点和啮合半径在内的密闭空间吸油腔,并推导出对应的体积变化率;基于困油的充分卸荷,依据吸油腔的体积变化率等于与腔外的交换流量,推导吸油腔内介质动态压力及其最小值的计算公式,并建立避免空化现象的判别式,进行实例运算和结果分析。结果表明:啮合位置的变化,导致了吸油腔内介质压力的动态变化;节点啮合位置处,压力取最小值;入口半径是有效避免空化现象的主要因素等,其正确选择能有效避免空化现象。计算最小压力时考虑了众多因素,为齿轮泵后续进一步提高空化性能的研究提供了理论基础。

关键词：齿轮泵吸油腔体积变化率介质压力空化性能

维普期刊数据库

同方期刊数据库评论

在线全文

学校读者我要写书评

暂无评论

基于计算流体动力学的离心泵空化性能研究

煤矿机械 2010年第10期31卷 51-54页

作者：朱文杰顾伯勤邵春雷黄星路朱瑞松戴玉林南京工业大学机械与动力工程学院南京210009 中国石化扬子石油化工有限公司南京210048

采用混合两相流模型对不同流量下IS100-65-200型离心泵内定常三维湍流空化流场进行模拟,分析了流道中压力分布、液体发生空化的位置、空泡组分的体积比以及空化对泵外特性的影响。结果表明,该泵具有良好的抗空化性能;所研究的工况下,空... 详细信息

采用混合两相流模型对不同流量下IS100-65-200型离心泵内定常三维湍流空化流场进行模拟,分析了流道中压力分布、液体发生空化的位置、空泡组分的体积比以及空化对泵外特性的影响。结果表明,该泵具有良好的抗空化性能;所研究的工况下,空化对外特性影响较弱。计算结果与试验数据基本吻合,表明了本文所提出的离心泵空化性能数值研究方法的可行性。

关键词：离心泵计算流体动力学空化性能叶片

虹吸排水泵空化性能数值分析及管路结构优化设计

维普期刊数据库

同方期刊数据库评论

在线全文

学校读者我要写书评

暂无评论

虹吸排水泵空化性能数值分析及管路结构优化设计

作者：陈先培燕山大学

学位级别：硕士

离心泵作为生活中常见的水利设备,在工农业生产中被广泛使用,但泵的效率普遍低下且能耗较大,随着运行要求进一步提高,针对运行工况对离心泵进行优化设计以获得更高性能离心泵的需求日益迫切。空化性能是影响离心泵稳定运行的主要因素之... 详细信息

离心泵作为生活中常见的水利设备,在工农业生产中被广泛使用,但泵的效率普遍低下且能耗较大,随着运行要求进一步提高,针对运行工况对离心泵进行优化设计以获得更高性能离心泵的需求日益迫切。空化性能是影响离心泵稳定运行的主要因素之一。当离心泵内部发生空化现象时,性能会大大降低,空化现象产生的空泡不仅会对叶轮等过流部件产生汽蚀,而且会造成装置在运行过程中的振动与噪声。本文以虹吸排水泵装置为研究对象,研究了不同叶轮入口压力条件下空化现象对排水泵装置运行工况的影响,以及虹吸管形状对内部流体流态的影响,并根据模拟结果进行优化设计,提高虹吸排水泵整体空化性能和虹吸管排水效率及稳定性。主要研究内容如下:1、使用三维建模软件对给定设计参数的虹吸排水泵进行建模及装配。对模型进行不同类型网格划分,并比较不同类型网格模型数值模拟结果的差异。结果表明:两种网格模型模拟结果与试验值误差均在误差允许范围之内,在相同网格数量级下,结构化网格模型模拟结果更接近于试验值,且能更好表现内部流场细节,但其划分过程费时费力,大大增加了模拟过程的难度。而非结构化网格模型通过对关键过流部位进行网格加密处理和网格无关性分析,同样能够保证计算结果精度并提高整体的迭代计算速度,因此选定非结构化网格模型进行后续研究。2、基于Realizablek-?湍流模型和Rayleigh-Plesset空化模型对虹吸排水泵进行空化特性分析。结果表明:随着叶轮入口压力不断减小,虹吸排水泵内部的低压区域由叶轮入口逐渐向外扩散,为空化现象的发生提供了必要条件,空化区域初生在叶片背面并开始向外扩散,随着空化现象演变加剧,产生的空泡影响了虹吸排水泵内部流场分布。3、基于叶轮叶片开孔的方式对虹吸排水泵进行空化性能分析与优化设计。结果表明:对叶片进行开孔能够提高虹吸排水泵整体空化性能,且在叶片入口处开孔比叶片中部开孔提升效果更明显。随着开孔直径增加,空化性能提升率呈现逐渐变缓的趋势,本文设计的4×1mm开孔方案与优化前虹吸排水泵模拟结果相比,在设计工况下运行时扬程提升了1.44%,效率提升了4.80%,同时很大程度抑制了虹吸排水泵装置因叶轮入口压力降低而发生的空化现象。4、为提高虹吸排水泵运行效率及稳定性,通过搭建试验平台对优化前后虹吸管内部流场数值模拟结果进行验证。结果表明:通过减少虹吸管流道拐角的数量,能够减小虹吸管内部流体的动能损失,并增加虹吸排水的稳定性。在试验中由于一些无法避免的阻力损失和人为测量误差,导致得到的各方案虹吸管虹吸流量值普遍低于模拟计算结果,但通过拟定修正常数修正后,试验值与模拟结果数值基本吻合,说明数值模拟是可靠的。

关键词：虹吸排水泵虹吸管数值模拟空化性能优化设计

旁通引射流对低比转速离心泵空化性能的影响研究

在线全文

同方学位论文库

学校读者我要写书评

暂无评论

旁通引射流对低比转速离心泵空化性能的影响研究

作者：朱昌健兰州理工大学

学位级别：硕士

离心泵作为液体输送系统的关键设备,如何提高运行稳定性一直是学者们的研究热点。水力性能和空化性能是衡量离心泵性能的重要指标。分析离心泵的内部流动和空化特性对于泵的安全稳定运行具有重要意义。旁通引射装置的使用是提高离心泵... 详细信息

离心泵作为液体输送系统的关键设备,如何提高运行稳定性一直是学者们的研究热点。水力性能和空化性能是衡量离心泵性能的重要指标。分析离心泵的内部流动和空化特性对于泵的安全稳定运行具有重要意义。旁通引射装置的使用是提高离心泵空化性能的有效手段之一。为了研究旁通射流对离心泵空化性能的影响,本文以一台比转速为32的低比转速离心泵为研究对象。在蜗壳的第八断面靠近进口侧位置搭建一旁通引射装置。将蜗壳中部分高压流体引射入离心泵的吸水室,与吸水室中的低能流体充分混合,从而增加叶轮入口处的静压能,达到改善离心泵空化性能的效果。通过数值模拟与实验相结合的方法,在不同空化数下研究了高压射流对空化控制的效果及其机理。本文的主要内容及结论如下:(1)根据GB/T 3216-2016《回转动力泵水力性能验收试验1级、2级和3级》,首先在密闭的试验台上进行了原型泵的外特性试验和0.6Q、1.0Q、1.25Q(Q为设计流量)三个流量点下的空化性能试验。绘制出了离心泵的性能曲线和三个不同流量点下的的空化特性曲线并且进行了对比分析。然后在设计工况下对搭建旁通引射管路的离心泵进行了空化性能试验,结果发现垂直入射的单一旁通射流对离心泵内空化的产生及空泡的脱落得到有效的延缓和控制。(2)基于修正的SST k-ω湍流模型和Kubota空化模型对原型泵和搭建旁通管路的离心泵(以下简称旁通泵)进行了数值模拟,并与试验结果作对比,发现模拟结果与试验结果在数值上接近且曲线变化趋势相似,证明了数值模拟的可靠性;在试验和数值模拟中,旁通泵扬程和效率在各个工况点均比原型泵有小幅下降;空化的初生及空泡的脱落得到有效的延缓和控制;旁通水路对离心泵内的流动都造成了一定的扰动,对吸水室内的流态也产生了明显的影响,恶化了流动稳定性。(3)采用环形入射结构,展开了入射参数对离心泵水力性能及空化特性的研究,通过正交试验的方法先后分析入射喷嘴数量、入射角度两个几何参数和一个运行参数引回量对离心泵水力性能、空化性能的影响;首先发现喷嘴数量Z=4时,相比于其他喷嘴数量的方案,离心泵空化性能最好;然后得到入射角度φ=25°时,相比于其他入射角度的方案,离心泵空化性能最好;引回量越大对吸水室内的升压范围及作用强度也越强,相应的泵空化性能也越好,但是泵水力性能下降也越大。在综合考虑水力性能和空化性能的前提下,对Z=4、φ=25°、Q=8%Q参数组合的引射泵和原型泵在设计流量下进行了对比分析,引射泵的扬程和效率较原型泵均有所下降,空化性能得到提升,对比单一高压射流垂直入射的方案,验证了环形入射结构的优越性。

关键词：离心泵空化性能引射试验数值模拟

在线全文

同方学位论文库

学校读者我要写书评

暂无评论

离心泵进口几何形状对空化性能影响的研究

离心泵进口几何形状对空化性能影响的研究

作者：彭虎廷兰州理工大学

学位级别：硕士

为了适应社会的快速发展,人们对离心泵的性能方面提出了更高的要求。目前,空化已经成为影响离心泵性能及运行寿命的重要因素。本文将叶轮叶片表面最低压力处刚刚发生空化时的工况称为初生空化,对应的空化余量为初生空化余量(NPSH)。而... 详细信息

为了适应社会的快速发展,人们对离心泵的性能方面提出了更高的要求。目前,空化已经成为影响离心泵性能及运行寿命的重要因素。本文将叶轮叶片表面最低压力处刚刚发生空化时的工况称为初生空化,对应的空化余量为初生空化余量(NPSH)。而工程上常用的标准是以扬程下降3%时的装置空化余量(NPSH)作为当前流量点的泵临界空化余量(NPSH),即为临界空化。但是初生空化和临界空化所对应的空化发展程度有明显的不同,前者是叶片表面刚刚发生空化未影响泵性能,而后者其性能已经发生明显改变。许多泵运行处于初生空化与临界空化之间,虽不影响其性能,但长期运行会造成叶片表面出现坑蚀、穿孔等破坏,严重影响泵的性能。通过分析空化理论公式可知,只有减小进口绝对速度V、相对速度W、压降系数K,才能减小泵空化余量NPSH,而这三者都受到吸水室流动和叶轮进口形状的影响,所以对于提高离心泵的空化性能具有重要的工程意义及学术价值。本文主要研究成果如下:1.利用数值模拟方法提出离心泵初生空化的判定依据,为了避免判据的误差性、以及良好地判断初生空化的发生,以空泡体积分数为变量,其空化区域的空泡体积分数以10%为基础依据,且当叶片表面刚刚发生空化,产生的空泡对外特性无影响,作为初生空化的判定依据。通过分析初生空化与临界空化的关系,提出对于一些不适合经常拆卸的泵(如石油化工泵,核主泵),在布置泵吸入系统时使其装置空化余量(NPSH)大于初生空化余量(NPSH),即NPSH>NPSH,并在初生空化余量值(NPSH)的基础上加上一定的安全余量值Δz,使泵完全处在无空化工况运行,从而保证泵不因空化而缩短预期寿命,为制造厂与用户提供一定的实用价值。2.对比三种吸水室发现,直锥形吸水室对泵空化性能影响最小,初生空化发生在与蜗壳隔舌对应流道的下一个流道的叶轮叶片进口吸力面。半螺旋形吸水室出口液流相对速度增加且不均,液体以较高速度流入叶轮,使得叶轮内速度较高的叶轮叶片吸力面上首先发生空化。环形吸水室左右两侧内均产生漩涡与回流等现象,吸水室出口处靠近泵入口侧液流速度较大,使得叶轮叶片进口吸力面压力减小易于发生空化。3.通过改进增大半螺旋形吸水室及环形吸水室的过流断面面积,降低吸水室内的液流速度,改善液流的稳定性,从而提高泵的空化性能。与原型相比,改进后的半螺旋形吸水室,在额定工况下扬程、效率基本不变,初生空化余量有一定的减小;而临界空化余量除了在小流量0.6Q工况之外,其他流量工况下均有不同程度的减小;吸水室出口处液流速度减小,叶轮进口压力上升,空化发生被抑制。改进后的环形吸水室,效率有明显的上升,扬程在额定工况与大流量工况下也有所上升,1.2Q工况下扬程、效率增幅最大为8.61%、8.51%;空化方面,与改进前相比,叶轮内空化发生延迟,改进后在额定工况下初生空化余量与临界空化余量均有明显下降;改进后的环形吸水室内漩涡强度降低,流线分布均匀,叶轮进口低压区域明显减小,叶片表面空泡体积分数明显降低,空化发生被抑制。此研究结果对吸水室形状设计具有一定的理论价值。4.探讨叶间进口过水断面面积S与叶轮进口面积S的比值变化对离心泵外特性、空化性能以及叶轮内流场的影响。当叶片进口边前移、叶片进口冲角增大以及切割叶片进口时面积比均逐渐增大;而当叶片进口边后移、叶片进口冲角减小时面积比均逐渐减小。扬程、效率方面,在三种方法下适当的增大面积比时,使得叶轮内液流流动稳定性提高,叶片对液流做功增强,水力损失减小,从而能有效地提高泵的扬程与效率。空化方面,在改变叶片进口边位置与切割叶片进口方法下随着面积比的增大,初生空化余量逐渐增大,空化发生的越来越早,当面积比最佳时泵临界空化余量最小;而在改变叶片进口冲角下面积比增大到最佳时,初生空化余量最小,空化发生延迟,临界空化余量基本不变。当面积比减小时则严重影响离心泵的空化性能。综合说明,泵叶间进口有一个最优面积比,即最佳叶间进口过水断面面积,该面积下泵空化性能最优。该研究结果为叶片进口形状设计提供一定的参考价值。

关键词：离心泵初生空化空化性能吸水室叶间进口过水断面面积