圆形非光滑表面叶片对离心泵空化特性的影响

发布时间：2022-01-02 18:43

　　为了提高离心泵的抗空化特性,基于仿生学原理,在离心泵叶片最容易发生空化的吸力面处布置圆形仿生非光滑表面结构.采用数值模拟方法分析不同直径的圆形非光滑表面叶片的离心泵在不同空化余量下的外特性、空泡体积、湍动能及压力分布特性,研究圆形非光滑表面叶片对离心泵空化性能的影响.结果表明:圆形凸起直径为0.5 mm和1.0 mm的圆形非光滑表面叶片离心泵的扬程、效率较高,接近光滑表面叶片;在严重空化时,圆形凸起直径为1.0 mm的离心泵空泡体积最小,其叶轮中截面低压区小,压力梯度大,叶片吸力面近壁面处湍动能增加,使得分离引起的压差阻力减小,对空化产生较好的抑制作用. 

【文章来源】：上海交通大学学报. 2020,54(06)北大核心EICSCD

【文章页数】：7 页

【部分图文】：

离心泵计算流体域

虾蛄作为海生生物,在进化过程中,其体表背面形成一节节的中央脊,这些背脊结构不仅能起到自由伸缩的目的,还能有效改善背脊壁面的湍流场分布,减小压力脉动[15].国外学者还研究过类似的沟槽结构,在叶轮前后盖板内壁面处布置沟槽结构,发现能够改善离心泵入口处的压力分布,具有一定的提高离心泵空化性能的效果.基于仿生学相原理,对虾蛄的仿生非光滑表面结构进行抽取,其表皮主要结构形态为锯齿形特征,主要表现在各个流动凹凸结构之间.再根据锯齿形结构构造符合流线型的特征结构,将虾蛄背脊结构优化成圆形凸起结构,建立如图2所示的仿虾蛄体表背面的仿生优化模型,其中仿虾蛄背脊的圆形凸起直径为d.将优化的仿生模型结构运用到离心泵叶轮靠近前盖板的吸力面位置处,研究不同d的圆形表面结构对离心泵空化特性的影响.其中m为沟槽深度,h为沟槽距离,取m=d/2,h=5 mm.研究过程中,分别取d=0,0.5,1.0,1.5,2.0,2.5 mm 6种情况.图3所示为d=2.5 mm离心泵的叶轮流体域.图3 离心泵的叶轮流体域(d=2.5 mm)

离心泵的叶轮流体域(d=2.5 mm)

【参考文献】：
期刊论文
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[3]仿生蜗壳结构对离心泵隔舌区域脉动特性的影响[J]. 牟介刚,代东顺,谷云庆,刘剑,郑水华,吴登昊.  上海交通大学学报. 2016(09)
[4]仿生蜗壳离心泵内部非定常流动特性分析[J]. 牟介刚,刘剑,谷云庆,代东顺,郑水华,吴登昊.  浙江大学学报(工学版). 2016(05)
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[6]离心泵流体激励力的研究:蜗壳部分[J]. 蒋爱华,章艺,靳思宇,章振华,黄修长,华宏星.  振动与冲击. 2012(04)



本文编号：3564689