叶轮结构对双蜗壳离心泵内部压力脉动的影响

发布时间：2020-12-23 07:24

　　叶轮是泵内对介质做功的核心部件,叶轮的结构对泵内流动的影响较大。在旋转的叶轮和复杂的过流部件影响下,泵内的流动结构尺度多、形状复杂。流动结构是决定泵内的压力分布和诱发压力脉动的重要因素之一。泵内压力脉动会引起振动和噪声,加剧泵运行的不稳定性。从叶轮结构的角度出发进行泵内非稳态流动及压力脉动特性的研究具有重要的意义。本文综合采用数值模拟和实验研究手段,对双蜗壳泵内部的流动和压力脉动进行研究,采用不同的叶轮结构,探究叶轮与双蜗壳的匹配对泵内压力脉动及流动状态的影响,主要研究工作及结论如下:(1)应用计算流体动力学软件ANSYS CFX对常规叶轮方案泵内的流场进行数值模拟,设置监测点对泵内各处的压力脉动信号进行采集,考察流量的影响,分析双蜗壳泵内的典型流动结构和压力脉动的时域及频域特征。研究发现,压出室采用双蜗壳加剧了叶轮与蜗壳之间的动静干涉作用。由于叶轮流道较宽,出现了二次流和轴向漩涡等不利流动现象。随着流量的减小,常规叶轮中出现了局部低压区,轴向漩涡的影响范围扩大。而随着流量的增大,叶轮流道内的流体流动方向与叶片的几何形状之间的一致性增强。(2)对3种非常规叶轮方案的泵内部流动进行数值模... 

【文章来源】：江苏大学江苏省

【文章页数】：97 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

常规叶轮

(a) (b)图 3.1 常规叶轮Fig.3.1 The regular impeller泵原始蜗壳的模型泵采用了双蜗壳压出室来匹配叶轮。根据一般设计双蜗壳泵的效率可能会低于单蜗壳泵，但在最高效率点两泵的效率可以提高大约 2%，泵的高效区明显扩大，反而况范围[65]。对于非设计工况点，自叶轮排出后进入蜗壳及方向与蜗壳的型线不匹配，流动发展的空间自由度大，速的流动之间相互干扰明显，既增加了叶轮上所受的径向振动增强，而双蜗壳内由于设置了隔板，对叶轮排出的水图 3.2 为本模拟中采用的双蜗壳示意图及流道的水体图。

叶轮结构对双蜗壳离心泵内部压力脉动的影响而导致的流体回流及反射效应。2 网格划分及计算边界根据该泵的运行参数，构建流动计算区域时未考虑泵内间隙引起的流量考虑了一些小面积的局部滞止区，这可以有效提高数值模拟的精度。计算几何形状较复杂，曲面不规则，图 3.3 为常规叶轮方案泵的整个水体域。用对于不规则形状适应性较强的非结构化自适应网格，并对叶片附近的网局部加密处理，以获得较为精确的流场计算结果和流动参数分布。


本文编号：2933312