高比转数混流泵

高比转数混流泵

 

为了钻研高比转数混流泵外部流场的压力脉动状况，采取大涡模仿方式对泵内三维非定常湍流场进行数值模仿，通过对监测点数据的剖析得到了叶轮出口、叶轮出口、导叶两头和导叶出口4 个截面的压力脉动的时域和频域状况，讨论了发生压力脉动的重要抉择因素，同时也对不同流量下的压力脉动状况进行了对照。 钻研标明： 这4 个截面的压力脉动幅值从轮毂到轮缘均逐步增大； 叶轮出口截面压力脉动时域图法则性不显著，叶轮出口截面时域图在全部周期内浮现4个小周期，叶轮转动频率掌握着叶轮进出口的压力脉动，且其影响随着流体远离叶轮而逐步削弱； 在导叶两头截面和导叶出口截面，叶轮对流体压力脉动的影响逐步减小，压力脉动以低频振动为主，脉动幅值也大为减小； 在不同流量下的压力脉动体现为小流量下幅值较大以及流量对重要频率影响较小，大流量工况下压力脉动状况要优于小流量工况。

　　家喻户晓，旋转叶轮与静止导叶的非定常时序搅扰、偏离最优工况时叶片的出口回流、部分空化及气蚀等因素，都会招致混流泵外部活动涌现不延续性，进而引起流场内液体压力随时光疾速地脉动，即涌现所谓的压力脉动景象。 压力脉动重大时会招致泵体振动加剧，同时还可引发进一步的部分空化，甚至在某些状况下会引起机器共振，发生伤害。 因而，出于下降噪声和进步静止稳固性的须要，钻研泵外部非定常流场压力脉动特征有偏重要的意义。

　　海内外学者对压力脉动进行了相干钻研。 Solis等通过转变叶轮外形和径向尺寸，采取雷诺时均N － S 方程和SST k － w 两相湍流模型进行三维非定常湍流盘算，以减小压力脉动对离心泵的影响。Berten 等通过CFD CFX10 技巧和水下驻波实验，对多级离心泵内动态搅扰引起的三维非定常湍流进行了盘算，得出动态搅扰诱发压力脉动的特征。刘阳等对离心泵压力脉动进行了片面论述，总结了3 种不同的压力动。 施卫东等对轴流泵全流场进行三维非定常数值模仿和实验钻研，得到轴流泵在不同工况和不同导叶数时外部流场的压力脉动特征。 但关于高比转数混流泵内压力脉动状况还缺乏相干钻研。

　　文中在三维定常湍流盘算的基本上，对模型泵进行全流道三维非定常大涡湍流模仿，从而猜测叶轮出口、叶轮出口、导叶两头和导叶出口4 个截面的压力脉动，并应用FFT 变换对各个盘算点的压力数据进行剖析，讨论混流泵全流道内压力脉动发生的重要抉择因素等，同时对不同流量下的压力脉动进行对照，为理解混流泵的外部活动供给重要实践根据。

第一、模型基本参数及盘算区域

　　高比转数混流泵模型泵设计参数： 流量Q =1 300 m3 ÷h； 扬程H = 6 m； 转速n = 1 450 r ÷min； 比转数ns = 830。文中进行数值模仿的模型泵的叶轮、导叶叶片数组合型式为4 ＋ 7（ 叶轮＋ 导叶） 。

第二、盘算区域

　　为模型泵的盘算区域。 进行数值模仿盘算时，把模型泵划分为4 个盘算区域，即喇叭管、叶轮、导叶、弯管部分。

模型泵的盘算区域

第三、模型泵的盘算区域

　　1） 大涡模仿活动实践正确地猜测了混流泵的外特征。 盘算后果与实验后果较吻合，这解释大涡模仿盘算方式具备较高的精度，对钻研压力脉动具备可行性。

　　2） 叶轮出口、叶轮出口、导叶两头和导叶出口4 个截面的压力脉动幅值从轮毂到轮缘都是增大的，且轮缘处的幅值是轮毂处的2 倍以上。 因而，对叶轮轮缘等相干构造参数进行优化，是改良混流泵内压力脉动特征的重要门路。

　　3） 在叶轮流道区域，压力脉动重要是由叶轮转动频率抉择，压力脉动的周期与叶轮的叶片数相干，导叶叶片数对其无显著影响。 随着流体一直远离叶轮，叶轮对压力脉动的影响逐步减小。 这解释叶轮出口处是影响整机运行稳固性的症结，在混流泵的设计中应予以注重。

　　4） 偏离设计工况时，压力脉动显著增大，且小流量工况下增幅大于大流量工况。 因而，混流泵应尽量防止在偏离设计工况下运行。