采用開縫葉片對離心泵性能影響的研究.pdf

1、高效率始終是離心泵科研工作者和設計工程師追求的目標，但是離心泵葉輪流道自身是一種擴散結(jié)構(gòu)，流道中的流動通常是極其復雜與不穩(wěn)定的，在擴散流道的下游區(qū)域一般會出現(xiàn)流動的分離以及隨之產(chǎn)生非常不穩(wěn)定的旋渦，這將堵塞流道，導致泵的壓力下降，水力效率降低，不僅如此，還會引起泵的喘振，使得泵機組產(chǎn)生劇烈的振動和噪聲，運行不穩(wěn)定。因此，在離心泵的設計過程中，特別是水力設計時，應該確保在設計工況范圍內(nèi)不產(chǎn)生流動分離的現(xiàn)象。
　　 本文利用航空工業(yè)

2、采用的開縫葉片流動控制技術(shù)，以浙江某公司的XST40-250-150型離心式不銹鋼沖壓葉輪作為研究模型，采用數(shù)值模擬、試驗等研究手段，進行了開縫葉片對離心泵性能影響的研究。
　　 本文研究的內(nèi)容和主要成果有:
　　 1.利用CFD技術(shù)對有無開縫葉片的離心泵內(nèi)部流動進行了數(shù)值模擬，在定常模擬計算中，在大流量工況運行的開縫葉片具有提高揚程、效率的作用;具有開縫葉片比無開縫的葉輪水力效率高，其中1號泵的葉輪水力效率最高;蝸殼的

3、效率無明顯的變化;1、2、3號泵開縫所在的子區(qū)域流體所獲得的能量均高于4號泵。在非定常模擬計算中，小流量0.6Qd工況下，開縫葉片的蝸殼效率明顯高于無開縫葉片的;設計工況1.0Qd下，具有開縫葉片泵的揚程小于無開縫葉片的，并且隨著葉片開縫的相對位置減小，揚程下降越多，前1/2周期，開縫葉片的軸功率大于無開縫葉片的，且隨著葉片開縫的相對位置增加而增加，在后1/2周期則為相反的規(guī)律;大流量1.4Qd工況下開縫的存在能提高蝸殼的效率。1和3號

4、泵開縫所在子區(qū)域的能量高于4號泵。
　　 2.通過對葉輪中間的截面上湍流動能及湍流耗散率分布的研究，發(fā)現(xiàn)開縫的存在，會引起離心泵內(nèi)部流場的變化，在開縫的地方會產(chǎn)生局部湍流動能和湍流耗散率的突變。大流量工況下，開縫的存在使湍流動能及耗散的分布向葉片吸力面靠近。
　　 3.對4種模型離心泵的揚程、軸功率及效率等進行了測試，比較了有、無開縫的性能變化，經(jīng)試驗研究表明葉片上的開縫對離心泵的整體性能趨勢變化影響較小。不同的開縫相對

5、位置對離心泵性能影響各有差異，在關(guān)死點時，揚程相差很大，軸功率相差不明顯;隨著流量的增加，具有開縫葉片離心泵的效率明顯要高于沒有開縫的，其中開縫的相對位置為0.875的1號泵效率最高，與沒有開縫的離心泵相比效率提高了1.52％，證明了開縫葉片可以拓寬了離心泵的高效區(qū)間，驗證了數(shù)值計算的正確性。
　　 4.本研究針對XST40-250-150型離心泵進行了開縫葉片的性能試驗研究，發(fā)現(xiàn)開縫葉片可以提高離心泵的性能，為同類型的不銹鋼葉