旋渦泵流道的研究.pdf

1、旋渦泵具有流量小、揚(yáng)程高的特點(diǎn)，且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，在工業(yè)生產(chǎn)、農(nóng)林灌溉中廣泛運(yùn)用。旋渦泵工作原理特殊，工作效率普遍偏低，對(duì)旋渦泵進(jìn)行研究具有重要意義。對(duì)旋渦泵性能影響較大的主要有三個(gè)方面:葉輪型式、隔板間隙和流道型式。流道對(duì)旋渦泵的影響因素有流道截面形狀、進(jìn)出口位置和隔板寬度，本文主要對(duì)旋渦泵流道截面形狀進(jìn)行研究。旋渦泵運(yùn)行時(shí)，主要依靠旋渦傳遞能量，其內(nèi)部流動(dòng)狀態(tài)復(fù)雜，用理論的方法來預(yù)測(cè)旋渦泵流道內(nèi)的流動(dòng)還比較困難，現(xiàn)階段對(duì)旋渦泵的流道的設(shè)計(jì)

2、主要以現(xiàn)有產(chǎn)品為模型進(jìn)行修改，或者根據(jù)經(jīng)驗(yàn)參數(shù)設(shè)計(jì)。
　　本文以浙江某企業(yè)生產(chǎn)的XKM80-1型旋渦泵為研究對(duì)象，以提升性能為目的，對(duì)其流道進(jìn)行研究。資料表明，不同尺度的旋渦對(duì)旋渦泵內(nèi)的能量傳遞及耗散有很大影響，能量主要通過小尺度渦耗散。運(yùn)用數(shù)值模擬的方法，對(duì)研究對(duì)象內(nèi)部流動(dòng)狀態(tài)進(jìn)行分析，得出旋渦泵流道內(nèi)小尺度渦的產(chǎn)生部位，結(jié)合現(xiàn)有的設(shè)計(jì)流量與截面面積的關(guān)系理論，對(duì)旋渦泵流道的截面形狀進(jìn)行改變，以改善流道內(nèi)的流動(dòng)狀態(tài)，減少小尺度渦

3、對(duì)能量的耗散，提升旋渦泵的性能。為了達(dá)到這一目的，所做的主要工作及研究成果有:
　　1、采用數(shù)值計(jì)算的方法對(duì)旋渦泵的外特性、內(nèi)流場(chǎng)進(jìn)行數(shù)值模擬，分析了泵內(nèi)流動(dòng)狀態(tài)，得出了流道截面的速度、壓力、渦量的分布規(guī)律。
　　2、基于數(shù)值計(jì)算結(jié)果，分析流道截面的流動(dòng)規(guī)律，發(fā)現(xiàn)流道截面上的流動(dòng)在葉輪出口處至流道壁之間存在回流并且葉輪的出流與流道壁形成直接沖擊，形成大量的小尺度渦，造成了能量損失。分析得出:在葉輪的出口處，徑向速度相對(duì)較小，

4、流體質(zhì)點(diǎn)所具有的動(dòng)能不能克服工作流體的粘性到達(dá)流道壁面，形成一個(gè)完整的大尺度渦;在葉輪出口與流道壁面的中間位置，工作流體提前轉(zhuǎn)捩，在靠近流道壁面位置形成反向旋渦，兩個(gè)反向旋渦伴隨著小尺度渦，消耗了機(jī)械能，造成能量浪費(fèi)。
　　3、基于流道截面面積決定流量的理論，提出了一種M型流道，“M”是一種象形，即流道壁面中間部位存在下凹部分的方案，考慮到進(jìn)出口的引流作用，下凹部分在進(jìn)出口部位平滑過渡。采用數(shù)值模擬的方法對(duì)提出的M型流道進(jìn)行計(jì)算，

5、將計(jì)算結(jié)果與原研究對(duì)象的計(jì)算結(jié)果對(duì)比。結(jié)果表明:M型流道在揚(yáng)程與效率上均有所提升，但是M型流道由于過流面積增加，工作流體與流道壁面的摩擦損失也增加。
　　4、對(duì)改進(jìn)的M型流道進(jìn)行試驗(yàn)?？紤]到開模的成本與周期，采用簡(jiǎn)化的“增補(bǔ)”的方法獲得M型流道并對(duì)其試驗(yàn)，試驗(yàn)所得結(jié)果與數(shù)值計(jì)算結(jié)果基本匹配。M型流道能夠提升旋渦泵的揚(yáng)程與效率。
　　本文以流道截面面積不變理論為依據(jù)，改變流道的截面形狀，改善流道內(nèi)的流動(dòng)狀態(tài)，減少旋渦泵流道內(nèi)的