高速離心泵小流量空化性能數(shù)值模擬與試驗研究.pdf

1、本文在江蘇省自然科學基金“離心泵葉輪進出口回流的生成機理及流動規(guī)律”(編號:BK2009218)和國家自然科學基金“離心泵內(nèi)部非定常流動誘導振動和噪聲機理研究”(編號:50979034)的項目支持下開展工作。
　　 高速離心泵具有揚程高、結(jié)構(gòu)緊湊、可靠性好等優(yōu)點，在石油化工、航天領域得到了廣泛應用。隨著轉(zhuǎn)速的提高，高速泵比普通離心泵更容易發(fā)生空化，因此對高速泵空化性能的要求也越來越高。
　　 目前，對高速離心泵優(yōu)化設計、

2、數(shù)值模擬、振動方面的研究較多，而對小流量下空化性能的研究較少。高速離心泵在小流量工況下運行時，葉輪進口存在回流，該處的局部壓力會低于液體汽化壓力，造成初生空化，進一步發(fā)展成為強烈的低頻空化。本文采用仿真軟件CFX進行數(shù)值模擬，對IN-32-32-100高速泵的空化特性進行了理論分析及試驗研究，主要研究內(nèi)容和成果如下:
　　 1.總結(jié)了小流量工況下空化的國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀，及在空化性能診斷、預測方面的研究進展。對離心泵的空化理論進行了

3、分析，指出了在空化研究中存在的不足之處。
　　 2.本文采用加大流量設計法設計了兩種葉輪:6葉片葉輪方案和4長4短帶分流葉片葉輪方案，并以此為研究對象進行研究。應用CFX對多工況下運行的高速離心泵進行數(shù)值計算，預測其性能并分析空化與回流的關系。
　　 3.采用進口總壓、質(zhì)量流量出口的邊界條件進行空化性能數(shù)值模擬，分析小流量工況下葉輪內(nèi)部的速度、壓力場分布，以及發(fā)生空化時流道內(nèi)空泡體積的變化規(guī)律。研究表明:隨著進口壓力的降

4、低，泵流道內(nèi)的空泡體積分數(shù)逐漸增大，在葉片進口位置首先聚集，沿著半徑方向，體積分數(shù)逐漸降低。6葉片的葉輪方案比4長4短帶分流葉片的葉輪方案空化性能好。
　　 4.在定?？栈嬎愕幕A上，用CFX進行非定?？栈嬎悖紤]了時間對空化的影響，對高速離心泵進行小流量工況下的空化性能數(shù)值模擬。結(jié)果表明:不同時刻空泡在流道中體積分數(shù)不同，空泡具有從初生到發(fā)展以及潰滅的周期性變化規(guī)律。
　　 5.搭建高速泵的空化性能試驗臺。對帶分流