葉輪背葉片平衡軸向力方法的研究與探討.pdf

1、離心泵種類(lèi)繁多，廣泛應(yīng)用于工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)生活的各個(gè)領(lǐng)域，據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，每年我國(guó)發(fā)電量的20％左右要消耗在泵產(chǎn)品上。所以，提高離心泵產(chǎn)品的技術(shù)指標(biāo)，對(duì)于我國(guó)實(shí)施節(jié)能減排政策以及提高國(guó)民經(jīng)濟(jì)效益都具有十分重要的意義。
　　 長(zhǎng)期以來(lái)，離心泵運(yùn)行的穩(wěn)定性是研究人員長(zhǎng)期關(guān)注的一個(gè)難題，而過(guò)大的軸向力就是引發(fā)離心泵停車(chē)檢修的致命隱患之一。為此，工程研究人員研制出了一些適用于消除軸向力的平衡裝置，取得了一定的效果。由于背葉片結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造方便，

2、故在平衡單級(jí)單吸離心泵的軸向力時(shí)較為常見(jiàn)。
　　 但是，通過(guò)查閱文獻(xiàn)資料發(fā)現(xiàn)，目前對(duì)背葉片平衡軸向力的規(guī)律研究一直是離心泵設(shè)計(jì)中的薄弱環(huán)節(jié)。本文為了探明背葉片結(jié)構(gòu)對(duì)離心泵總體外特性和軸向力性能的影響規(guī)律，采用CFD商用軟件Fluent對(duì)不同背葉片結(jié)構(gòu)下的IH100-65-250化工離心泵進(jìn)行數(shù)值模擬，并制造樣機(jī)進(jìn)行了試驗(yàn)驗(yàn)證，為指導(dǎo)背葉片的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)提供了科學(xué)依據(jù)。本文主要工作及研究結(jié)論如下：
　　 (1)在查閱大量文獻(xiàn)的

3、基礎(chǔ)上，詳細(xì)介紹了國(guó)內(nèi)外一些計(jì)算軸向力的經(jīng)驗(yàn)和半經(jīng)驗(yàn)公式，并指出了軸向力理論計(jì)算公式在實(shí)際應(yīng)用中的局限性。本文運(yùn)用偏微分方程理論和流體力學(xué)知識(shí)，推導(dǎo)出適用性更廣的軸向力理論計(jì)算公式和背葉片平衡軸向力的計(jì)算公式。
　　 (2)應(yīng)用Solidworks三維設(shè)計(jì)軟件構(gòu)建了不同背葉片結(jié)構(gòu)下的離心泵整機(jī)實(shí)體模型，利用Fluent前處理工具Gambit對(duì)建模完成的實(shí)體進(jìn)行分塊網(wǎng)格劃分，并采用Fluent對(duì)網(wǎng)格模型進(jìn)行數(shù)值模擬計(jì)算，分析離心泵

4、內(nèi)流場(chǎng)流動(dòng)情況和速度及靜壓分布規(guī)律，計(jì)算揚(yáng)程、效率和軸向力的大小。
　　 (3)對(duì)數(shù)值模擬計(jì)算結(jié)果進(jìn)行比較分析，且尋找相互之間的內(nèi)在聯(lián)系。結(jié)果表明，背葉片結(jié)構(gòu)對(duì)離心泵外特性和軸向力的影響較大，設(shè)置背葉片后，離心泵后泵腔內(nèi)的流體壓力明顯下降，但是背葉片結(jié)構(gòu)會(huì)使泵的總體效率下降2-3％。
　　 (4)按背葉片外徑、背葉片葉片數(shù)、背葉片寬度和背葉片外端到泵蓋的間隙4個(gè)幾何參數(shù)設(shè)立4個(gè)研究方案組。通過(guò)對(duì)比分析后發(fā)現(xiàn)，背葉片幾何參