本文關(guān)鍵詞：誘導(dǎo)輪對(duì)半開(kāi)式葉輪高速離心泵空化性能影響的研究

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【摘要】：半開(kāi)式葉輪高速離心泵在航空航天領(lǐng)域被用作增壓泵,是機(jī)體燃料系統(tǒng)的重要組成部分,它負(fù)責(zé)為飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)燃料系統(tǒng)提供所需壓力的燃料。然而在模擬飛機(jī)爬升實(shí)驗(yàn)時(shí),隨著飛機(jī)爬升高度的增加以及環(huán)境壓力的下降,泵出口增壓會(huì)出現(xiàn)下降現(xiàn)象,這可能對(duì)飛機(jī)安全穩(wěn)定運(yùn)行產(chǎn)生不利影響,針對(duì)以上問(wèn)題展開(kāi)分析和研究是很有必要的。本文采用理論分析和數(shù)值模擬的方法進(jìn)行研究,主要內(nèi)容有:1.對(duì)國(guó)內(nèi)某廠生產(chǎn)的單級(jí)單吸半開(kāi)式葉輪高速航空燃油離心泵在模擬飛機(jī)爬升實(shí)驗(yàn)時(shí)泵出口增壓下降問(wèn)題進(jìn)行了分析,得到了造成泵出口增壓下降的主要原因—空化;為了提高泵的抗空化性能,提出了在泵主葉輪前添加誘導(dǎo)輪的方法,并對(duì)誘導(dǎo)輪進(jìn)行了設(shè)計(jì),確定了誘導(dǎo)輪主要幾何參數(shù);選取誘導(dǎo)輪出口螺距和葉片數(shù)為變量,制定了相應(yīng)的數(shù)值計(jì)算方案。2.通過(guò)改變誘導(dǎo)輪出口螺距,設(shè)計(jì)了三種誘導(dǎo)輪模型和方案,這三種方案分別是誘導(dǎo)輪進(jìn)口螺距保持5mm不變,出口螺距為5mm、8mm、11mm逐漸增大。針對(duì)這三種方案,利用CFD軟件Pumplinx進(jìn)行了空化流動(dòng)數(shù)值模擬,對(duì)泵空化性能進(jìn)行了預(yù)測(cè)并對(duì)誘導(dǎo)輪和葉輪流道內(nèi)氣液兩相分布規(guī)律進(jìn)行了研究,得到了半開(kāi)式葉輪離心泵不同凈正吸頭條件下誘導(dǎo)輪和葉輪內(nèi)壓力和氣泡分布規(guī)律,通過(guò)對(duì)比分析,得到了誘導(dǎo)輪出口螺距對(duì)半開(kāi)式葉輪離心泵空化性能的影響特點(diǎn):在一定范圍內(nèi),保持誘導(dǎo)輪進(jìn)口螺距不變、增大出口螺距可以使泵在相同裝置空化余量件下獲得更高的揚(yáng)程和更少的流場(chǎng)內(nèi)氣泡分布,以及在同一流量條件下更少的空化斷裂點(diǎn),通過(guò)數(shù)值模擬得到,對(duì)于本文中半開(kāi)式葉輪高速離心泵,選擇誘導(dǎo)輪進(jìn)口螺距為5mm、出口螺距為11mm可以最大程度的提升泵的抗空化性能。3.在誘導(dǎo)輪進(jìn)口螺距為5mm、出口螺距為11mm的基礎(chǔ)上,對(duì)誘導(dǎo)輪葉片數(shù)不同的半開(kāi)式葉輪高速離心泵進(jìn)行了空化流動(dòng)數(shù)值計(jì)算,通過(guò)保持泵進(jìn)口流量不變,逐漸降低裝置空化余量得到了誘導(dǎo)輪葉片數(shù)分別為2、3、4的半開(kāi)式葉輪高速離心泵空化斷裂曲線并進(jìn)行了對(duì)比;分析了隨著裝置空化余量不斷降低時(shí)誘導(dǎo)輪內(nèi)空化演變過(guò)程,揭示了氣泡在誘導(dǎo)輪內(nèi)發(fā)生、發(fā)展的過(guò)程,得到了誘導(dǎo)輪和葉輪內(nèi)壓力分布流場(chǎng)特征,通過(guò)對(duì)比分析,得到了葉片數(shù)對(duì)半開(kāi)式葉輪高速離心泵空化性能的影響特點(diǎn)是:不同葉片數(shù)誘導(dǎo)輪內(nèi)空化發(fā)展過(guò)程基本一致,誘導(dǎo)輪內(nèi)氣泡最先出現(xiàn)在葉片進(jìn)口吸力面外緣位置,隨著裝置空化余量的降低,在葉片吸力面上逐漸蔓延并向壓力面發(fā)展;相比于2、4葉片誘導(dǎo)輪,添加3葉片誘導(dǎo)輪離心泵在相同進(jìn)口壓力條件下具有更高的揚(yáng)程,流場(chǎng)內(nèi)氣泡分布較少,在同一流量工況下具有更低的空化斷裂點(diǎn);誘導(dǎo)輪葉片數(shù)對(duì)泵空化性能具有一定影響,3葉片誘導(dǎo)輪氣泡發(fā)展速度較慢,離心泵空化性能最優(yōu),因此,推薦在本文中半開(kāi)式葉輪離心泵主葉輪前添加3葉片誘導(dǎo)輪。
【學(xué)位授予單位】：蘭州理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TH311

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