半开式叶轮离心泵叶顶位置压力脉动数值分析

发布时间：2019-11-10 09:48

【摘要】：由于叶顶间隙值对半开式(叶轮)离心泵性能影响显著,因此在设计半开式离心泵时,叶顶间隙值的选取具有重要实际意义。为了研究叶顶间隙对半开式离心泵叶顶位置压力脉动特性的影响,选取间隙值为0.25 mm、0.3 mm、0.35 mm和0.4 mm的半开式离心泵为研究对象,应用ICEM软件进行结构化网格划分,采用RNG k-ε湍流模型对泵进行非定常数值模拟,并检测叶片顶端压力脉动特性。结果表明,随着叶顶间隙值增加,泵的扬程逐渐下降;间隙的存在导致间隙泄漏流与主流相互影响,加剧了流动的不稳定性;叶顶间隙对叶片顶端压力脉动影响显著,随着间隙值的增加,叶顶中后位置处的压力脉动幅值逐渐降低,说明叶顶间隙值的增大改善了离心泵运行的稳定性。
【图文】：

三维图,叶轮,三维图,间隙

．３８邋？逦？在我尤逦２０１６年第３期逡逑空燃油离心泵为研究对象，其叶轮为半开式叶轮，逦Ｗ——流体的速度分量逡逑栗的性能参数为转速ａ＝７４００ｒ／ｍｉｎ、流量０＝0．４３１ｘ逦ｙｕ，——流体的动力粘性系数逡逑１０＿３邋ｍ７ｓ、比转速ｎｓ＝３８．７。叶轮的几何参数如表１逦Ｐ——压力逡逑所示，图１（ａ）是叶顶间隙示意图，图１（ｂ）是叶轮三逦／—体积力分量逡逑维结构图，其叶轮叶片为离心圆柱叶片。叶顶间隙逦本文所用介质为煤油，其密度为７８０邋ｋｇ／ｍ＼动逡逑值用５表７Ｋ，分别对间隙值为０．２５邋ｍｍ、０．３邋ｍｍ、邋力粘性系数为１．９２ｘｌ０－３邋Ｐａ＊ｓ，工作压力为大气压力逡逑０．３５邋ｍｍ和０．４邋ｍｍ四种方案的模型泵进行数值模邋１０１３２５邋Ｐａ，选用湍流模型为ＲＮＧ邋湍流模型。逡逑拟逡逑２．２网格划分逡逑２逦本文用ＩＣＥＭ软件对模型进行六面体结构化网逡逑格划分，根据模型几何形状生成拓扑块，并对拓扑逡逑２．１逦}行侧栜伸，耐点、线、灥映射得赚逡逑对于定常不可压流体，在考虑粘性的情况下，近于实体的拓扑块模型，如图２（ａ）所示。在网格逡逑连续性方程和动量方程可以表示为：逦划分过程中，由于间隙厚度较小，为监测间隙层内逡逑连续方程．ｉ＾ｉ＿＝0逦、流动状：况》，叶顶间隙：Ｋ域；＇沿轴向布置十层网格。为逡逑一邋ｄｘ＞＂逦减小相邻界面数据传递的误差，应保证与间隙相邻逡逑动量方程：逦界面网格节点数一致或相同，控制网格纵横比相差逡逑ｄ（ｐｕ，）邋，邋ｄｊｐＵＭｉ）邋＾邋ｄ邋ｊｊＸＬ邋＼邋ｄＰ邋＇邋ｒ逦不能太大，如图２（ｂ）所示。本文的计算域包括进逡逑＊邋ｄｘ＞逦ｄｘ＞邋Ｐｉ逦口延伸段、叶轮、蜗壳和出

曲线,外特性曲线

率变动在０．５％以内，所以本文用于数值计算的模逦十种组合工况进行了计算，作出如图４所示的泵的逡逑型网格数都不少于１００万。逦外特性曲线。图４（ａ）为不同间隙下泵的扬程随流量逡逑的变化曲线，图４（ｂ）为不同间隙下泵的水力效率随逡逑４６４ｒ逦流量的变化曲线。从图４（ａ）中可以看出：不同轴向逡逑４６＿２］逦■间隙下，流量－扬程曲线变化趋势基本一致，都随逡逑／逦着流量的增大逐渐减小，随着轴向间隙增大，泵的逡逑｜逦４６邋０＇逦／逦扬程逐渐下降。从图４（ｂ）可以看出：当间隙在逡逑孩４５．８－逦／逦０．２５￣０．４５邋＿范围内时，小流量工况下泵的效率基逡逑４５６；逦／逦本相同，随着流量的增大，不同间隙叶轮在相同工逡逑＇［Ｚ逦况下效率的变化幅度增大，最大达到３％左右。当逡逑０逦２０００００邋４０００００邋６０００００逦８０００００邋１００００００１２０００００逦轴向间隙为邋０．３邋ｍｍ邋时，栗在邋０．５ｘ１０３邋ｍ３／ｓ邋左右效率逡逑网格数逦最高，达到４９％。逡逑

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