基于離心泵反轉(zhuǎn)液力透平的軸向力研究.pdf

1、離心泵反轉(zhuǎn)作液力透平可將其壓力能轉(zhuǎn)換為機械能，驅(qū)動泵、風機等工作機做功或者用于發(fā)電，它具有結(jié)構(gòu)簡單、成本低和性能可靠等優(yōu)點。但泵反轉(zhuǎn)作為液力透平軸向力直接影響到液力透平的安全運行，因此有必要對泵反轉(zhuǎn)作液力透平的力特性做研究，另外，研究證明，泵反轉(zhuǎn)作為液力透平時，在液力透平葉輪進口添加導葉時能夠提高液力透平的效率及運行的穩(wěn)定性，為此，本文設(shè)計了導葉，并制定了三種方案對液力透平的軸向力進行研究，其中方案A是在導水部件處不添加導葉，方案B是導

2、葉與葉輪相對位置為0mm，方案C是導葉相對葉輪向后蓋板方向偏移1mm。本文主要做的工作如下:
　　 1.液力透平全流道模擬。本文以比轉(zhuǎn)速為84.5的單級單吸離心泵反轉(zhuǎn)作液力透平為研究對象，建立三維模型、進行網(wǎng)格劃分，然后通過CFD軟件對液力透平的A、B、C三種方案進行內(nèi)部流場全流道模擬。計算不同流量工況下液力透平的性能，找到最高效率點，然后分析最高效率點附近六個工況點的內(nèi)部流場及其外特性、力特性。通過分析發(fā)現(xiàn):相對于水泵設(shè)計流量

3、Qd而言，文中制定的三種方案的最高效率點的流量比Qd大，方案A的最高效率點在流量1.1Qd處，方案B及方案C最高效率點后移，在流量的1.3Qd處。添加導葉（方案B）后，液力透平的效率提高，導葉與葉輪的位置發(fā)生變化（方案C）時，效率降低。因此安裝導葉時，必須注意其與葉輪的相對位置。三種方案的壓頭和輸出功率都隨著流量的增加而增大;在各自最高效率點，方案B及方案C的壓頭比方案A的壓頭低，軸功率比方案A大。
　　 2.對液力透平模擬結(jié)果

4、進行軸向力的分析。通過對液力透平的軸向力模擬結(jié)果進行分析發(fā)現(xiàn):液力透平軸向力由前后蓋板外表面產(chǎn)生的蓋板力、扭曲葉片引起的軸向分力以及除去葉片后整個葉輪內(nèi)表面受到水的壓力所引起的軸向力組成。A、B、C三種方案的軸向力隨著流量的增大而增大。添加導葉后軸向力在一定程度上減小;其減小原因是由于添加導葉后，蓋板力減小（指向泵進口方向），內(nèi)表面力增大（與泵進口方向相反），最終造成總的軸向力的減小;導葉與葉輪的相對位置發(fā)生改變時，軸向力增大。另外，本