诱导轮对半开式叶轮高速离心泵空化性能影响的研究

发布时间：2017-11-15 16:15

  本文关键词：诱导轮对半开式叶轮高速离心泵空化性能影响的研究

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【摘要】：半开式叶轮高速离心泵在航空航天领域被用作增压泵,是机体燃料系统的重要组成部分,它负责为飞机发动机燃料系统提供所需压力的燃料。然而在模拟飞机爬升实验时,随着飞机爬升高度的增加以及环境压力的下降,泵出口增压会出现下降现象,这可能对飞机安全稳定运行产生不利影响,针对以上问题展开分析和研究是很有必要的。本文采用理论分析和数值模拟的方法进行研究,主要内容有:1.对国内某厂生产的单级单吸半开式叶轮高速航空燃油离心泵在模拟飞机爬升实验时泵出口增压下降问题进行了分析,得到了造成泵出口增压下降的主要原因—空化;为了提高泵的抗空化性能,提出了在泵主叶轮前添加诱导轮的方法,并对诱导轮进行了设计,确定了诱导轮主要几何参数;选取诱导轮出口螺距和叶片数为变量,制定了相应的数值计算方案。2.通过改变诱导轮出口螺距,设计了三种诱导轮模型和方案,这三种方案分别是诱导轮进口螺距保持5mm不变,出口螺距为5mm、8mm、11mm逐渐增大。针对这三种方案,利用CFD软件Pumplinx进行了空化流动数值模拟,对泵空化性能进行了预测并对诱导轮和叶轮流道内气液两相分布规律进行了研究,得到了半开式叶轮离心泵不同净正吸头条件下诱导轮和叶轮内压力和气泡分布规律,通过对比分析,得到了诱导轮出口螺距对半开式叶轮离心泵空化性能的影响特点:在一定范围内,保持诱导轮进口螺距不变、增大出口螺距可以使泵在相同装置空化余量件下获得更高的扬程和更少的流场内气泡分布,以及在同一流量条件下更少的空化断裂点,通过数值模拟得到,对于本文中半开式叶轮高速离心泵,选择诱导轮进口螺距为5mm、出口螺距为11mm可以最大程度的提升泵的抗空化性能。3.在诱导轮进口螺距为5mm、出口螺距为11mm的基础上,对诱导轮叶片数不同的半开式叶轮高速离心泵进行了空化流动数值计算,通过保持泵进口流量不变,逐渐降低装置空化余量得到了诱导轮叶片数分别为2、3、4的半开式叶轮高速离心泵空化断裂曲线并进行了对比;分析了随着装置空化余量不断降低时诱导轮内空化演变过程,揭示了气泡在诱导轮内发生、发展的过程,得到了诱导轮和叶轮内压力分布流场特征,通过对比分析,得到了叶片数对半开式叶轮高速离心泵空化性能的影响特点是:不同叶片数诱导轮内空化发展过程基本一致,诱导轮内气泡最先出现在叶片进口吸力面外缘位置,随着装置空化余量的降低,在叶片吸力面上逐渐蔓延并向压力面发展;相比于2、4叶片诱导轮,添加3叶片诱导轮离心泵在相同进口压力条件下具有更高的扬程,流场内气泡分布较少,在同一流量工况下具有更低的空化断裂点;诱导轮叶片数对泵空化性能具有一定影响,3叶片诱导轮气泡发展速度较慢,离心泵空化性能最优,因此,推荐在本文中半开式叶轮离心泵主叶轮前添加3叶片诱导轮。
【学位授予单位】：兰州理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TH311

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本文编号：1190419