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冲压焊接离心泵叶轮及蜗壳耦合特性准非定常数值模拟

浏览次数:749发布日期:2012-12-24
本文通过CFD技术研究了冲压焊接离心泵过流部件在准非定常条件下的流动特点,分析了叶轮和蜗壳之间的耦合特性与离心泵性能的内在关系,并通过试验验证了数值预测的可靠性。在此基础上提出冲压焊接离心泵性能优化目标和措施。本文在初步水力设计、数值模拟和试验研究的基础上对冲压焊接离心泵进行了研究和总结,主要研究包括:1.采用准非定常模拟冲压焊接离心泵过流部件内部流场。除了大流量工况,隔舌附近有一个低压区随着叶轮及蜗壳相对位置变化逐渐增大;小流量工况时,叶轮流道内发生了严重的回流和二次流现象;大流量工况时蜗壳出口存在流动分离。2.对比了叶轮和蜗壳耦合面周向静压分布和径向速度分布规律,蜗壳周向不同位置时静压对流量变化的敏感性不同:zui大静压和zui小静压值一般发生在第Ⅳ断面到隔舌区域之间,由于蜗壳隔舌对叶轮出口附近流场的影响,隔舌两侧的静压值发生了突变。3.基于准非定常对冲压焊接离心泵进行性能预测。在叶轮与蜗壳不同相对位置时,扬程、水力功率和水力效率预测值均出现了明显的波动;性能预测与试验结果对比表明:设计工况时准非定常性能预测具有很好的预测精度,非设计工况时性能预测的zui大偏差在10%范围内。4.提出了冲压焊接离心泵径向力数值预测的数学模型。小流量工况时冲压焊接离心泵径向力zui大,设计工况时的径向力zui小;小流量工况时总径向力矢量方向在第Ⅲ断面和第Ⅴ断面之间,大流量工况时总径向力矢量方向在第Ⅶ断面和隔舌之间,设计工况时总径向力在第Ⅴ断面和第Ⅶ断面之间。5.在数值分析和性能预测的基础上,对冲压焊接离心泵结构进行改进。改进后冲压焊接离心泵叶轮出口回流和扩散管内流动分离得到了有效控制,改善了非设计工况时的水力性能,完全满足冲压焊接离心泵无过载特性的设计要求。

离心泵有立式、卧式、单级、多级、单吸、双吸、自吸式等多种形式。其主要的工作原理有:离心是物体惯性的表现。比如雨伞上的水滴,当雨伞缓慢转动时,水滴会跟随雨伞转动,这是因为雨伞与水滴的摩擦力做为给水滴的向心力使然。但是如果雨伞转动加快,这个摩擦力不足以使水滴在做圆周运动,那么水滴将脱离雨伞向外缘运动。就象用一根绳子拉着石块做圆周运动,如果速度太快,绳子将会断开,石块将会飞出。这个就是所谓的离心离心泵就是根据这个原理设计的。高速旋转的叶轮叶片带动水转动,将水甩出,从而达到输送的目的。

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