軸流泵葉頂間隙對內(nèi)部流場及性能影響的數(shù)值分析.pdf

1、軸流泵葉輪葉頂間隙的大小，葉輪葉片外緣的幾何形狀及間隙內(nèi)流場分布是影響軸流泵效率、空化余量的重要因素之一，也關(guān)系到軸流泵安全可靠運行。 本文首先對國產(chǎn)定型產(chǎn)品ZQ2870C-4型軸流式潛水泵，通過改變泵殼外徑的方法取得七種不同的葉輪葉頂間隙值：0mm、0.65mm、1mm、1.5mm、2mm、3mm、5mm。在設(shè)計工況下(Q=1.85m<'3>/s，H=9.19m，n=735r/min)利用FLUENT6.1軟件，采用標準κ-ε

2、雙方程紊流模型和SIMPLE算法，對不同葉頂間隙值下的流道內(nèi)部流場進行了計算。通過分析計算結(jié)果發(fā)現(xiàn)：1)葉片背面、葉片頂面是受間隙流場影響最嚴重的區(qū)域； 2)間隙內(nèi)部低壓中心隨著葉輪葉頂間隙值增大沿葉片外緣向葉輪出口方向轉(zhuǎn)移；3)間隙內(nèi)軸向速度沿葉輪外緣弦長方向分布不一致，泄露流動最嚴重的區(qū)域在葉輪外緣15％-20％軸向弦長處；4)通過對間隙內(nèi)軸面流場進行分析，觀察到了泄漏渦的形成與發(fā)展；當(dāng)間隙值增大到5mm(0.77％D<,2>)時，

3、間隙內(nèi)部出現(xiàn)旋渦：5)利用計算結(jié)果對泵的揚程和水力效率做了預(yù)測，發(fā)現(xiàn)揚程和水力效率均隨間隙值增大而下降；在葉輪葉頂間隙取值不大于1.5mm即0.23％D<,2>，該泵的揚程和水力效率下降不大。因此當(dāng)僅考慮揚程和水力效率時，推薦葉輪葉頂間隙取值在此范圍內(nèi)，此值比設(shè)計手冊推薦值稍大。 其次，以1.5mm葉輪葉頂間隙值為例，研究了修圓葉輪葉片外緣在改善間隙流場方面的作用。根據(jù)設(shè)計、運行經(jīng)驗，分別以兩倍間隙值、葉片外緣厚度一半、葉片外緣

4、厚度三分之二為半徑修圓葉片工作面外緣；在修圓葉片工作面外緣基礎(chǔ)上嘗試了修圓葉片背面外緣。結(jié)果表明以兩倍葉頂間隙值為半徑修圓葉片工作面外緣能提高間隙內(nèi)最低壓力，降低了間隙空化空蝕發(fā)生的可能性；另外，此種修圓方案下葉輪水力效率比其它修圓方案高。因此建議采用以間隙值的兩倍為半徑修圓葉片工作面外緣，以達到降低間隙空化空蝕發(fā)生的目的。 為了驗證數(shù)值模擬的準確性，分別計算了該泵在不同流量下的揚程。計算值和實驗值比較發(fā)現(xiàn)在0.8-1.20<,