空間導(dǎo)葉內(nèi)部流動(dòng)的數(shù)值模擬與壓力脈動(dòng)研究.pdf

1、井用潛水泵作為地下水抽取和農(nóng)田灌溉的主要設(shè)備，機(jī)泵一體深入井中、潛入水下工作，特殊的工作環(huán)境對(duì)其整體的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、水力性能和可靠性要求較高。導(dǎo)葉內(nèi)的水力損失約占泵內(nèi)水力損失的40％～50％，研究導(dǎo)葉的水力設(shè)計(jì)具有重要意義。本文在國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目和浙江省重大科技專項(xiàng)重大工業(yè)項(xiàng)目等的資助下，基于CFD技術(shù)，結(jié)合理論分析和試驗(yàn)研究等方法，對(duì)井用潛水泵空間導(dǎo)葉的水力設(shè)計(jì)和壓力脈動(dòng)進(jìn)行了研究，主要的研究工作及取得的成果如下:
　　(1)簡(jiǎn)

2、要總結(jié)了國內(nèi)外井用潛水泵水力設(shè)計(jì)和壓力脈動(dòng)的研究進(jìn)展，總結(jié)了葉輪的設(shè)計(jì)方法，依據(jù)極大揚(yáng)程設(shè)計(jì)法完成了葉輪的水力設(shè)計(jì);根據(jù)空間導(dǎo)葉的水力設(shè)計(jì)步驟，完成了空間導(dǎo)葉的水力設(shè)計(jì)。
　　(2)對(duì)本文所研究的150QJ36型井用潛水泵進(jìn)行了建模、劃分網(wǎng)格和數(shù)值模擬，同時(shí)進(jìn)行了網(wǎng)格無關(guān)性分析，確定了兼顧較高仿真精度和較短計(jì)算時(shí)長(zhǎng)的網(wǎng)格方案，確定了合適的邊界條件，對(duì)井用潛水泵模型進(jìn)行了不同流量下的數(shù)值模擬，得到了定常數(shù)值模擬預(yù)測(cè)的泵性能結(jié)果。

3、r>　　(3)對(duì)不同葉片數(shù)的空間導(dǎo)葉方案進(jìn)行了多工況的數(shù)值模擬，討論了空間導(dǎo)葉葉片數(shù)對(duì)泵性能和內(nèi)部流場(chǎng)的影響;在小流量下葉片數(shù)的增加提高了空間導(dǎo)葉在流道內(nèi)的整流效果，泵的揚(yáng)程隨葉片數(shù)的增加而提高;在大流量工況，過多的葉片會(huì)占據(jù)更多的流道面積，容易發(fā)生阻塞而產(chǎn)生較多的水力損失;7葉片的方案能夠與葉輪匹配較好，其進(jìn)口面積與葉輪出口面積較為吻合，水力損失較小。
　　(4)將模型泵進(jìn)行了制造和試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果表明模型泵的單級(jí)揚(yáng)程和效率均超過

4、了國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定值，高效區(qū)較寬，流量-功率曲線呈現(xiàn)出明顯的無過載特性，性能優(yōu)秀，圓滿完成了預(yù)期的設(shè)計(jì)目標(biāo)。數(shù)值模擬預(yù)測(cè)的揚(yáng)程和功率均略高于試驗(yàn)結(jié)果，預(yù)測(cè)的泵效率略低于試驗(yàn)值，但兩者的變化趨勢(shì)基本一致。
　　(5)對(duì)不同葉片數(shù)的空間導(dǎo)葉方案進(jìn)行了非定常數(shù)值模擬，結(jié)合傅里葉變換，對(duì)壓力脈動(dòng)的頻域和時(shí)域分布進(jìn)行了分析;隨著導(dǎo)葉葉片數(shù)的增加，導(dǎo)葉內(nèi)部壓力脈動(dòng)的幅值逐漸增加;在導(dǎo)葉內(nèi)葉頻的影響在逐漸衰減，導(dǎo)葉葉片的影響逐漸凸顯出來，較少的導(dǎo)葉