单级双吸中开式离心泵的水力优化及泥沙磨损研究

发布时间：2017-12-12 13:37

本文关键词：单级双吸中开式离心泵的水力优化及泥沙磨损研究

【摘要】：随着国民经济的快速发展，水利水电、农业灌溉、市政建设等工程对泵的需求量越来越大，双吸中开泵流量大、扬程高、汽蚀性能好，，是目前使用最为广泛的供水泵之一。国内的中开泵设计生产虽然起步较早，但其开发技术与国外仍有较大的差距，其能量和汽蚀性能及稳定性方面仍有很多不足。对于输运含大量泥沙颗粒的介质，叶轮磨损严重，使用寿命短，国内对于大型中开泵叶轮的泥沙磨损研究工作开展还不深入。 OS型系列双吸中开泵是国内的一套比较完备的中开泵水力模型，但其吸入室几何形状及结构在一定程度上制约了该型泵抗汽蚀性能的提高，本文针对OS型双吸中开泵的特点，依据双吸泵的基本原理，采用数值模拟和试验的方法，在原基础上对其进行了优化改进，进行创新，兼顾了生产加工工艺的可行性，同时保留了原有结构的优点。叶轮是泵的做功部件，是影响泵水力性能的最主要部件，传统的研究工作主要集中于比转速较低的离心泵叶轮，而本文专注于中高比转速叶轮的研究，采用高度弯曲进口边的叶片来提高叶轮的抗汽蚀性能，试验结果显示这是在不降低叶轮效率的前提下提高叶轮抗汽蚀性能的的有效方法。文章还研究了叶轮不同参数对泵能量特性的影响，调整了原有模型的水力特性，使新开发的模型性能更加符合实际需求。本文还研究了微小泥沙颗粒对叶轮的磨损特性，运用拉格朗日粒子跟踪法模拟了叶轮内部泥沙颗粒的运动轨迹及叶片表面的磨损强度分布，并与参考文献中的实验相对照，实验结果印证了本文研究方法的正确性和可行性。研究结果显示，在不显著降低泵的水力性能的基础上，叶轮进口之前的密封体导叶，对叶片的磨损具有抑制作用，同时设计合理的叶片流线变化规律，能显著降低叶片工作面的磨损强度。为了减轻对叶片出口背面的磨损，对叶片厚度进行了处理，减小颗粒对叶片尾部背面的冲击角度，数值模拟结果显示效果良好。本文所研究的优化设计方法在多套高效率抗汽蚀的中开泵水力模型研发工作中得到应用，开发出的水力模型已大批量生产，成功应用于多项实际工程，有的产品已经出口至发达国家，得到了企业的肯定和用户的一致好评，但耐磨损叶轮的实际效果还需在实际运行当中长期观测。
【学位授予单位】：华中科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：TH311

【参考文献】

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