葉片水力非對(duì)稱(chēng)性低比速離心泵特性研究.pdf

1、水泵是一種應(yīng)用廣泛的耗能機(jī)械，其中高揚(yáng)程、小流量的低比轉(zhuǎn)速離心泵被廣泛應(yīng)用于農(nóng)田生產(chǎn)、城市給水、能源及交通等諸多領(lǐng)域。葉輪作為離心泵的重要工作部件，它的形狀、尺寸、加工工藝等對(duì)泵性能有決定性的影響。然而實(shí)際生產(chǎn)制造過(guò)程中，由于鑄造、加工精度、裝配誤差等方面的缺陷，葉輪不可避免地存在質(zhì)量不平衡，進(jìn)而在運(yùn)行過(guò)程中造成水力不平衡，引起振動(dòng)，產(chǎn)生噪音，加速軸承磨損，縮短水泵壽命，嚴(yán)重時(shí)能造成破壞性事故。
　　為充分認(rèn)識(shí)偏心葉輪對(duì)離心泵內(nèi)部

2、流場(chǎng)的影響，本文提出一種裝配非對(duì)稱(chēng)葉片的低比轉(zhuǎn)速離心泵。在0.8Q、1.0Q、1.2Q流量工況下對(duì)葉輪偏心距為0mm、1mm、3mm、5mm泵的全流場(chǎng)區(qū)域進(jìn)行定常和非定常數(shù)值模擬，對(duì)比分析整泵的能量特性、壓力脈動(dòng)特性、徑向力特性以及汽蝕特性的變化規(guī)律。選取葉輪偏心距為0mm和3mm的泵進(jìn)行能量特性、壓力脈動(dòng)特性以及汽蝕特性試驗(yàn)，并與數(shù)值模擬對(duì)比分析。主要研究?jī)?nèi)容和結(jié)論有：
　　1.建立葉片水力非對(duì)稱(chēng)性低比轉(zhuǎn)速離心泵三維數(shù)值計(jì)算模型

3、，進(jìn)行結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格劃分，采用k-ε湍流模型對(duì)4種方案模型泵進(jìn)行三維定常數(shù)值模擬，并與試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行對(duì)比，結(jié)果表明：偏心之后的泵性能變差，且隨著葉輪偏心距離的增大，揚(yáng)程和效率逐漸變小，但偏心距離對(duì)揚(yáng)程和效率影響有限。數(shù)值模擬的方法可以較為準(zhǔn)確的預(yù)測(cè)模型泵的水力性能。
　　2.在定常模擬結(jié)果的基礎(chǔ)上，采用k-ε湍流模型對(duì)4種方案模型泵進(jìn)行三維非定常數(shù)值模擬，并與試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行對(duì)比，結(jié)果表明：
　　（1）4種方案在同一監(jiān)測(cè)點(diǎn)處的葉頻及其

4、諧頻的幅值大小基本一致，軸頻及其諧頻（葉頻及其諧頻除外）的幅值依次增大。在0.8Q、1.0Q、1.2Q工況下，4個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)處的壓力脈動(dòng)特性變化規(guī)律基本相同，同一監(jiān)測(cè)點(diǎn)處的壓力脈動(dòng)幅值隨流量工況的增大而減小。
　?。?）在額定工況附近，葉輪和蝸殼上徑向力隨流量的增大而減小，且葉輪上徑向力遠(yuǎn)小于蝸殼上徑向力。相比偏心0mm，偏心1mm、3mm、5mm方案中葉輪上徑向力波動(dòng)幅值劇烈且不規(guī)律，蝸殼上徑向力同樣具有明顯的周期性，大小變化不大，