射流式離心泵內(nèi)部流動(dòng)及空化特性研究.pdf

1、射流式離心泵內(nèi)部流動(dòng)復(fù)雜，在大流量工況下，喉管內(nèi)易發(fā)生空化而導(dǎo)致?lián)P程急劇下降。為了深入了解射流式離心泵內(nèi)部流動(dòng)及空化特性，本文選取浙江某企業(yè)JET750型射流式離心泵作為主要研究對(duì)象，基于試驗(yàn)及數(shù)值模擬的研究方法，分析了射流器及離心葉輪的內(nèi)部流動(dòng)情況，研究了射流器幾何參數(shù)對(duì)射流式離心泵空化性能的影響。同時(shí)，采用LES方法進(jìn)一步分析了射流式離心泵揚(yáng)程折斷點(diǎn)產(chǎn)生的根本原因和瞬態(tài)靜壓分布特點(diǎn)，并與k-ωSST計(jì)算結(jié)果進(jìn)行對(duì)比。本文的主要研究?jī)?nèi)

2、容如下：
　　1）采用CFX流場(chǎng)分析軟件對(duì)JET750型射流式離心泵進(jìn)行數(shù)值模擬，并進(jìn)行外特性試驗(yàn)。分析發(fā)現(xiàn)，射流器噴嘴循環(huán)流量隨著射流式離心泵工作流量的增加而減小，經(jīng)過(guò)喉管進(jìn)入葉輪的總流量則一直增加；射流式離心泵內(nèi)部的射流器性能曲線與射流泵性能曲線隨流量變化趨勢(shì)相同；射流式離心泵流量揚(yáng)程曲線斜率的決定因素是射流器的面積比。
　　2）基于射流式離心泵內(nèi)部流場(chǎng)數(shù)值分析可知，射流器內(nèi)部同一流場(chǎng)參數(shù)沿流向分布均有一定的區(qū)別，總體上

3、，越靠近射流邊界層的流場(chǎng)信息變化越劇烈；渦量分析發(fā)現(xiàn)，在高、低速流體相互作用區(qū)出現(xiàn)渦量最大值，此處流場(chǎng)信息變化劇烈；大流量工況下，同一流向流場(chǎng)參數(shù)分布曲線有向下游偏移的趨勢(shì)；葉輪進(jìn)口由于高速射流的作用，進(jìn)口湍動(dòng)能及湍動(dòng)能耗散率較大，葉輪進(jìn)口靜壓較高，抑制了葉輪內(nèi)部空化的發(fā)生。
　　3）通過(guò)對(duì)比試驗(yàn)分析發(fā)現(xiàn)，當(dāng)噴嘴圓柱段為2mm，喉管直徑擴(kuò)大1.5mm時(shí)，泵的空化性能得到明顯改善，揚(yáng)程折斷點(diǎn)往大流量偏移，設(shè)計(jì)點(diǎn)性能達(dá)到設(shè)計(jì)要求；增加

4、射流器面積比能增大揚(yáng)程折斷點(diǎn)的流量，使揚(yáng)程折斷點(diǎn)往大流量偏移，但面積比不宜過(guò)大。
　　4）以定常計(jì)算結(jié)果作為初始條件，采用LES和k-ωSST湍流模型研究了射流式離心泵揚(yáng)程折斷點(diǎn)時(shí)射流器內(nèi)部瞬態(tài)流動(dòng)特性。通過(guò)對(duì)比可知，采用LES數(shù)值模擬能更好的計(jì)算揚(yáng)程折斷點(diǎn)的瞬態(tài)靜壓，進(jìn)而揭示了強(qiáng)烈卷吸渦可能是造成瞬態(tài)低壓并產(chǎn)生空化的原因。同時(shí)分析發(fā)現(xiàn)，采用LES模擬，喉管內(nèi)部徑向靜壓呈非對(duì)稱分布，流向靜壓分布劇烈變化，而k-ωSST模擬得到喉管