發(fā)布時(shí)間：2020-02-14 03:11

【摘要】：前伸式雙葉片環(huán)保泵屬新型高效無(wú)堵塞泵,其效率高、污物通過(guò)能力強(qiáng),由于該類(lèi)型的無(wú)堵塞葉輪形狀特殊,應(yīng)用廣泛,因此是近年來(lái)國(guó)內(nèi)外較為熱門(mén)的研究課題和重點(diǎn)開(kāi)發(fā)的新產(chǎn)品。目前,除瑞典飛力公司、美國(guó)Vaughan公司等生產(chǎn)具有切碎與攪拌等功能的特種潛水排污泵即潛水切割泵以外,國(guó)內(nèi)還沒(méi)有企業(yè)研究與生產(chǎn)潛水結(jié)構(gòu)的葉輪前伸式切碎泵。另外,多功能清淤切割排污裝置、新型渦旋前伸式無(wú)堵塞泵等特種環(huán)保用泵產(chǎn)品尚處于研究和試制階段,國(guó)內(nèi)尚未形成生產(chǎn)規(guī)模,產(chǎn)品可靠性也有待進(jìn)一步的提高。本文在國(guó)家科技支撐計(jì)劃項(xiàng)目“高效環(huán)保用泵關(guān)鍵技術(shù)研究及工程應(yīng)用(項(xiàng)目編號(hào)為2011BAF14B01)”的資助下完成�；诶碚摲治�、數(shù)值模擬和PIV試驗(yàn)研究相結(jié)合的方法,對(duì)不同徑向間隙的前伸式雙葉片環(huán)保泵進(jìn)行研究,探究不同徑向間隙下的葉輪內(nèi)部流動(dòng)規(guī)律。設(shè)計(jì)不同比轉(zhuǎn)速的前伸式雙葉片環(huán)保泵,在數(shù)值模擬與外特性試驗(yàn)的基礎(chǔ)上,基于三維流場(chǎng)分析,指導(dǎo)研究前伸式雙葉片葉輪環(huán)保泵的性能預(yù)測(cè)方法,完善了此類(lèi)高效無(wú)堵塞環(huán)保泵的設(shè)計(jì)方法。研究的主要內(nèi)容及取得的創(chuàng)造性成果如下：(1)以某一流量為17m3/h,揚(yáng)程為9m,轉(zhuǎn)速為1450r/min的WQ17-9-1.1型前伸式雙葉片環(huán)保泵作為研究對(duì)象,設(shè)計(jì)徑向間隙分別為1mm、2mm、3mm的3種半開(kāi)式葉輪,對(duì)它們進(jìn)行定常數(shù)值模擬,分別研究徑向間隙對(duì)泵外特性、葉片載荷、內(nèi)部流場(chǎng)的影響。發(fā)現(xiàn)隨著徑向間隙的增大,泵的揚(yáng)程、軸功率、效率都隨之下降,整條曲線向下偏移；葉片進(jìn)口部分的載荷隨之減小,葉片出口部分的載荷變化較��；葉輪進(jìn)口處的靜壓增加,整體葉輪的進(jìn)出口壓差變小,葉輪內(nèi)出現(xiàn)了相對(duì)速度流線局部集中現(xiàn)象,徑向間隙處始終存在旋渦。(2)對(duì)3種半開(kāi)式葉輪進(jìn)行非定常數(shù)值模擬,在葉輪及蝸殼內(nèi)設(shè)置10個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn),研究徑向間隙對(duì)泵壓力脈動(dòng)的影響。結(jié)果發(fā)現(xiàn)：壓力脈動(dòng)頻率幅值隨著徑向間隙的增大逐漸減小,隨著徑向間隙的增大,主頻和分頻幅值都減小,壓力脈動(dòng)減弱,位于監(jiān)測(cè)點(diǎn)P1處的脈動(dòng)衰減較慢,在N=20之后的幅值相對(duì)于主頻才可忽略不計(jì)。(3)設(shè)計(jì)了WQ17-9-1.1型前伸式雙葉片環(huán)保泵試驗(yàn)臺(tái),該試驗(yàn)臺(tái)可以通過(guò)調(diào)整前蓋板到葉輪的距離來(lái)調(diào)整徑向間隙的大小,分別進(jìn)行徑向間隙為1mm、2mm、3mm時(shí)的外特性試驗(yàn),通過(guò)外特性試驗(yàn)結(jié)果發(fā)現(xiàn)：隨著徑向間隙的增大,揚(yáng)程H隨之下降,且下降幅值呈幾何倍數(shù)增大,同時(shí),功率P隨之減小,泵的效率η隨之下降,最高效率點(diǎn)向小流量工況點(diǎn)偏移,泵的高效區(qū)變窄。(4)通過(guò)PIV試驗(yàn)手段,分析了WQ17-9-1.1型前伸式雙葉片環(huán)保泵在不同流量工況(Q/Qn=0.4、0.6、0.8、1.0、1.2、1.4)及不同相位下葉輪內(nèi)的相對(duì)速度流場(chǎng)分布,研究了軸向旋渦和低速區(qū)與流量、動(dòng)靜干涉、徑向間隙等因素之間的關(guān)系。通過(guò)對(duì)不同徑向間隙的葉輪在相同流量工況下的相對(duì)速度流場(chǎng)進(jìn)行分析,發(fā)現(xiàn)徑向間隙增大會(huì)使葉輪內(nèi)相對(duì)速度的低速區(qū)及軸向旋渦減小,但是徑向間隙過(guò)大,又會(huì)使得葉輪內(nèi)的相對(duì)速度流線出現(xiàn)局部集中現(xiàn)象；通過(guò)對(duì)不同流量工況下相同徑向間隙的葉輪內(nèi)部相對(duì)速度流場(chǎng)進(jìn)行分析,發(fā)現(xiàn)在小流量工況下葉輪的流道中部靠近葉片工作面上存在低速區(qū)及軸向旋渦,且隨著流量的增大,低速區(qū)與軸向旋渦逐漸減小直至消失；通過(guò)對(duì)3種流量工況下不同相位時(shí)刻葉輪內(nèi)部的相對(duì)速度流場(chǎng)進(jìn)行分析,發(fā)現(xiàn)影響低速區(qū)和軸向旋渦的主要因素為流量,次要因素為徑向間隙,動(dòng)靜干涉影響最小。(5)分別對(duì)3種典型的前伸式雙葉片環(huán)保泵WQ800-40-132. WQ500-60-132及WQ700-8-30進(jìn)行了水力模型優(yōu)化,并進(jìn)行了樣機(jī)的試驗(yàn)研究,得到了切割葉輪前后5個(gè)不同比轉(zhuǎn)速下的環(huán)保泵外特性數(shù)據(jù),并以這些樣機(jī)的數(shù)據(jù)作為樣本點(diǎn),首次對(duì)葉輪進(jìn)口當(dāng)量直徑系數(shù)K0、葉輪出口直徑系數(shù)KD2以及葉輪出口寬度系數(shù)Kb2進(jìn)行了修正,修正后的系數(shù)更適用于比轉(zhuǎn)速ns=90～300內(nèi)的前伸式雙葉片環(huán)保泵葉輪的優(yōu)化設(shè)計(jì),對(duì)工程實(shí)際具有重要的指導(dǎo)意義。
【圖文】：

流經(jīng)過(guò)的全部區(qū)域作為計(jì)算域，全流場(chǎng)一般比非全流程多出口環(huán)、前后蓋板泉腔內(nèi)逡逑水體，計(jì)算結(jié)果較為精確，因此，本文選取全流場(chǎng)計(jì)算方法進(jìn)行數(shù)值模擬。逡逑如圖２－４所示為各過(guò)流部件的Ｈ維模型，其中圖２－４（ａ）為半螺旋形吸水室，圖逡逑２－４0＞）為半螺旋形吸水室和葉輪之間的進(jìn)口段水體，圖２－４似為葉輪水體，圖２－４（ｄ）逡逑為蝸殼水體，為使出口處流動(dòng)充分發(fā)展，將蝸殼出口段水體的長(zhǎng)度進(jìn)行延伸。由于逡逑進(jìn)行了邋３種不同徑向間隙方案的研究，，因此對(duì)圖２－４（ｃ）中的黑框部分進(jìn)行局部放大，逡逑１５逡逑

焓剿鄰鍍嘀繁ｕ鼓誆苛鞫狃

本文編號(hào)：2579351