【摘要】：離心泵前加裝誘導(dǎo)輪有效的提高了離心泵的空化性能,隨著石油、化工、電力等行業(yè)的發(fā)展,人們對(duì)離心泵的運(yùn)行穩(wěn)定性和效率等方面提出了更高的要求,其中空化性能不僅決定著泵機(jī)組的穩(wěn)定性,還會(huì)影響泵的效率。本文以一前置等螺距誘導(dǎo)輪為研究對(duì)象,首先開(kāi)展了單相定常流動(dòng)數(shù)值計(jì)算,與實(shí)驗(yàn)值進(jìn)行對(duì)比分析,確定文中所用的數(shù)值計(jì)算方法的可行性。其次,以單相流動(dòng)數(shù)值結(jié)果為初始值,選取0.6Q、1.0Q、1.2Q三個(gè)工況進(jìn)行空化數(shù)值計(jì)算,揭示空化發(fā)生時(shí)不同工況下的誘導(dǎo)輪離心泵內(nèi)的空泡演變規(guī)律,流場(chǎng)分布情況以及空化對(duì)蝸殼的影響。再次,保持模型中其他過(guò)流部件不變,只改變口環(huán)間隙值,將口環(huán)間隙取值為b1=0.15mm、b2=0.25mm、b3=0.40mm、b4=0.60mm,在設(shè)計(jì)流量下進(jìn)行各個(gè)模型的單相及空化數(shù)值計(jì)算,研究口環(huán)間隙對(duì)誘導(dǎo)輪離心泵空化流動(dòng)和性能的影響。主要得出以下結(jié)論:(1)不同工況下,原模型(b2=0.25mm)的數(shù)值模擬結(jié)果和實(shí)驗(yàn)結(jié)果比較接近,數(shù)值模擬結(jié)果準(zhǔn)確可行。(2)隨著空化余量的降低,誘導(dǎo)輪離心泵中的誘導(dǎo)輪和泵的空化性能曲線都在空化余量降低到一定程度時(shí)開(kāi)始下降,設(shè)計(jì)流量下,兩者的空化性能曲線波動(dòng)較小,小流量波動(dòng)次之,大流量最嚴(yán)重;泵運(yùn)行在大流量時(shí),空化性能變差。(3)小流量工況下,離心葉輪的初生工況和斷裂工況均出現(xiàn)在誘導(dǎo)輪初生工況和斷裂工況后的某一工況點(diǎn),能夠較好的改善泵的空化性能;設(shè)計(jì)工況下,誘導(dǎo)輪和葉輪內(nèi)的初生空化點(diǎn)幾乎在同一空化余量下,而葉輪斷裂工況發(fā)生在誘導(dǎo)輪斷裂工況之后;大流量時(shí)空化最先出現(xiàn)在離心葉輪內(nèi),誘導(dǎo)輪無(wú)法滿足離心葉輪的能量要求,故泵不易工作在大流量工況。(4)蝸殼隔舌和旋轉(zhuǎn)葉輪的動(dòng)靜干涉、誘導(dǎo)輪的存在和口環(huán)間隙的存在對(duì)離心葉輪內(nèi)的空泡分布不均和交變空化產(chǎn)生影響,出現(xiàn)空化不穩(wěn)定性。(5)誘導(dǎo)輪離心泵中的空化形態(tài)有:誘導(dǎo)輪回流區(qū)的漩渦空化和發(fā)生在葉片上的葉面空化,其中葉面空化包括相對(duì)穩(wěn)定的片狀空化和不穩(wěn)定的云狀空化;空化發(fā)生時(shí),離心葉輪葉片上的空泡分布不均勻,斷裂空化發(fā)生在部分流道被堵塞的情況下。(6)空化改變?nèi)~輪內(nèi)部流場(chǎng),隨著空化余量的減小,空泡區(qū)所對(duì)應(yīng)的流道內(nèi)產(chǎn)生漩渦,漩渦靠近葉輪出口處的葉片背面,方向同葉輪的旋轉(zhuǎn)方向,空化余量越小,漩渦數(shù)越多,漩渦區(qū)向葉片進(jìn)口蔓延;隨著流量的增加,蝸殼和旋轉(zhuǎn)葉輪的動(dòng)靜干涉對(duì)流態(tài)的影響減小;當(dāng)空化余量降低到斷裂工況之后,空化對(duì)流態(tài)的影響超過(guò)了動(dòng)靜干涉對(duì)流態(tài)的影響。(7)空化余量減小到一定程度后蝸殼內(nèi)的揚(yáng)程損失開(kāi)始增大;蝸殼內(nèi)的流態(tài)發(fā)生變化,變化位置對(duì)應(yīng)葉輪流道內(nèi)空化嚴(yán)重的區(qū)域。(8)口環(huán)間隙處的泄漏流對(duì)誘導(dǎo)輪離心泵的揚(yáng)程、效率有較大的影響,隨著口環(huán)間隙增大,相對(duì)b1,總揚(yáng)程下降達(dá)到0.6%、總效率達(dá)到6.5%,離心葉輪揚(yáng)程效率下降達(dá)到4.21%、9.32%;誘導(dǎo)輪揚(yáng)程效率增加達(dá)到29.86%、28.40%�？诃h(huán)間隙增大,對(duì)效率的影響更加顯著。(9)口環(huán)間隙大小對(duì)誘導(dǎo)輪離心泵空化性能影響較大,隨著口環(huán)間隙的增大,空化性能曲線呈現(xiàn)波動(dòng)現(xiàn)象,間隙越大,波動(dòng)現(xiàn)象越顯著;空化數(shù)降低,離心泵主葉輪工作面靠近前蓋板出現(xiàn)云狀空泡分布,出現(xiàn)空化不穩(wěn)定性,間隙越大,空化越不穩(wěn)定,臨界空化數(shù)越大。(10)誘導(dǎo)輪離心泵空化不穩(wěn)定性的影響因素可能有:口環(huán)間隙出口處泄漏高壓流體對(duì)主流的沖擊;口環(huán)附近空化的發(fā)生;誘導(dǎo)輪空化引起葉片出口液流角的改變。
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【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

【參考文獻(xiàn)】

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1 盧金玲;鄧佳;徐益榮;馮建軍;羅興，

本文編號(hào)：2476769