基于離心泵反轉(zhuǎn)作液力透平徑向力的研究.pdf

1、液力透平能夠回收高壓液體的能量，將高壓液體的能量轉(zhuǎn)換為機(jī)械能，然后直接驅(qū)動(dòng)泵、風(fēng)機(jī)等工作機(jī)做功或者輔助電機(jī)做功。液力透平的主要形式之一是用泵反轉(zhuǎn)作液力透平，它具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、運(yùn)行穩(wěn)定、成本低、產(chǎn)品種類(lèi)眾多等優(yōu)點(diǎn)。無(wú)論是泵還是液力透平，都存在徑向力的問(wèn)題，本文通過(guò)數(shù)值模擬方法對(duì)液力透平的徑向力進(jìn)行研究，主要內(nèi)容和結(jié)論如下:
　　 1、選用比轉(zhuǎn)速為23.1、41、46、55.7、84.5的五種低比轉(zhuǎn)速泵反轉(zhuǎn)作液力透平，利用CFD軟件進(jìn)

2、行數(shù)值模擬試驗(yàn)。首先建立液力透平的三維模型、進(jìn)行網(wǎng)格劃分，然后進(jìn)行透平內(nèi)部流場(chǎng)模擬。對(duì)于每臺(tái)液力透平，計(jì)算不同流量下的性能，找到最高效率點(diǎn)，然后分析最高效率點(diǎn)附近五個(gè)工況點(diǎn)的內(nèi)部流場(chǎng)及其外特性、力特性。通過(guò)分析發(fā)現(xiàn):液力透平的壓頭和輸出功率都隨著流量的增加而增大;相對(duì)于水泵設(shè)計(jì)流量Qn而言，液力透平最高效率點(diǎn)時(shí)的流量比Qn要大，透平的高效區(qū)范圍比泵工況要寬;隨著比轉(zhuǎn)速的增大，液力透平最高效率點(diǎn)時(shí)的流量Q與泵設(shè)計(jì)流量Qn的比值，有逐漸減小

3、的趨勢(shì)。
　　 2、對(duì)液力透平模擬結(jié)果進(jìn)行徑向力的分析。首先，對(duì)五臺(tái)液力透平的徑向力模擬結(jié)果進(jìn)行分析得到:徑向力的大小隨著流量的增加而增大;同一臺(tái)液力透平的徑向力的方向隨流量不同在沿液流運(yùn)動(dòng)方向與隔舌成90°-150°夾角。再次，選擇ns=84.5的模型，對(duì)泵工況和透平工況時(shí)的徑向力進(jìn)行對(duì)比得到:在相同流量下，透平工況時(shí)葉輪所受徑向力比泵工況時(shí)要小;透平在Q=1.2Qn時(shí)效率最高，此時(shí)所受的徑向力大于泵在設(shè)計(jì)流量Qn時(shí)的徑向力。

4、最后，選ns=41、55.7兩臺(tái)液力透平進(jìn)行有、無(wú)導(dǎo)葉的數(shù)值模擬，結(jié)果發(fā)現(xiàn):加導(dǎo)葉時(shí)，液力透平的徑向力會(huì)變小，導(dǎo)葉能起到減小徑向力的作用。
　　 3、由揚(yáng)程無(wú)因次系數(shù)和徑向力的計(jì)算公式得出液力透平徑向力的無(wú)因次系數(shù)κ=F/ρn2D23B2。根據(jù)模擬結(jié)果，對(duì)不同比轉(zhuǎn)速的液力透平的徑向力進(jìn)行分析發(fā)現(xiàn):隨著流量的增加，液力透平的壓頭和徑向力也逐漸增加;比轉(zhuǎn)速較小時(shí)，徑向力的無(wú)因次系數(shù)κ受流量的影響較小，受揚(yáng)程的影響較大;隨著比轉(zhuǎn)速的增