低比轉(zhuǎn)數(shù)無過載串并聯(lián)離心泵研究.pdf

1、隨著串并聯(lián)離心泵在消防和特殊軍工船舶領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用，安全性和運(yùn)行穩(wěn)定性是近年來水泵領(lǐng)域的熱門話題和重要的科研難題，而水力性能優(yōu)越性和無過載性能是評(píng)價(jià)其綜合性能的關(guān)鍵性技術(shù)指標(biāo)。
　　本文主要從無過載理論基礎(chǔ)出發(fā)，應(yīng)用現(xiàn)代計(jì)算流體力學(xué)CFD技術(shù)，結(jié)合正交試驗(yàn)方法探求兼顧各個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)的最優(yōu)方案。通過改變影響串并聯(lián)離心泵性能的關(guān)鍵性技術(shù)參數(shù)，分析不同參數(shù)下泵內(nèi)部流動(dòng)規(guī)律，探討最優(yōu)方案。在此基礎(chǔ)上分析葉輪進(jìn)口條件對(duì)串并聯(lián)離心泵無過載性能的

2、影響，最后結(jié)合試驗(yàn)驗(yàn)證計(jì)算方法的準(zhǔn)確性。
　　主要工作和研究成果如下：
　?。?）基于無過載理論，分析影響葉輪無過載水力性能的關(guān)鍵性參數(shù)，探索這些參數(shù)對(duì)低比轉(zhuǎn)數(shù)串并聯(lián)離心泵無過載特性影響。采用正交試驗(yàn)方案，對(duì)葉輪出口安放角β2、葉輪出口排擠系數(shù)ψ2、葉輪出口寬度b2、葉輪包角φ四個(gè)關(guān)鍵性幾何參數(shù)建立L9（34）正交表，得到了9種不同模型配置方案。探討這幾個(gè)幾何參數(shù)對(duì)最大軸功率Pmax、位置流量Q’t和效率η影響規(guī)律，通過綜合

3、分析最終確定葉片出口安放角β2=13°、葉片出口排擠系數(shù)ψ2=0.3、葉輪出口寬度b2=10mm以及葉輪包角φ=150°為最優(yōu)方案，滿足無過載性能的要求同時(shí)也兼顧了效率。
　?。?）采用相同的正交試驗(yàn)方法探討蝸殼幾何參數(shù)對(duì)串并聯(lián)離心泵無過載特性影響，結(jié)果表明：第Ⅷ斷面面積F8=1183.56 mm2、隔舌安放角Φ=25°、蝸殼進(jìn)口寬度b3=20mm以及蝸殼基圓直徑D3=263mm為最優(yōu)方案。在此基礎(chǔ)上，對(duì)蝸殼的出口管形式進(jìn)行研究分

4、析，得到側(cè)直出口結(jié)構(gòu)水力性能較為優(yōu)越。
　　（3）針對(duì)不同葉輪進(jìn)口條件對(duì)串并聯(lián)離心泵無過載性能的影響，從速度三角形理論出發(fā)，引入進(jìn)口速度加權(quán)平均角度γ，對(duì)不同葉輪進(jìn)口條件下的單級(jí)和串并聯(lián)離心泵模型進(jìn)行分析，探討了最大軸功率Pmax以及所對(duì)應(yīng)的流量Qt?公式。通過數(shù)值計(jì)算得到了不同葉輪進(jìn)口條件下的γ值，并分析γ值于無過載性能之間的關(guān)系。研究表明：不同的進(jìn)口條件進(jìn)水來流并沒有垂直進(jìn)入到葉輪內(nèi)部，而是與葉輪進(jìn)口截面成一定的角度，在一定范

5、圍內(nèi)，γ值越大越有利于無過載性能的實(shí)現(xiàn)。
　?。?）借助CFD數(shù)值模擬計(jì)算軟件對(duì)串并聯(lián)離心泵水力模型不同狀態(tài)下的內(nèi)部流場進(jìn)行仿真計(jì)算，對(duì)串并聯(lián)離心泵串聯(lián)狀態(tài)和并聯(lián)狀態(tài)下的計(jì)算結(jié)果進(jìn)行分析，結(jié)果表明其內(nèi)部流場壓力分布均勻，流線分布合理。搭建試驗(yàn)臺(tái)進(jìn)行樣機(jī)試驗(yàn)，得到不同工況下的試驗(yàn)數(shù)據(jù)，通過外特性能曲線，比較分析數(shù)值模型和試驗(yàn)結(jié)果，結(jié)果表明：計(jì)算結(jié)果與試驗(yàn)結(jié)果能夠較好的吻合，且有最大軸功率值，滿足無過載性能要求，研究結(jié)果為低比轉(zhuǎn)數(shù)無過