【摘要】：離心泵因?yàn)槠浔旧砹鞯罃U(kuò)散度為正以及葉片曲率大等問(wèn)題,使得離心泵運(yùn)行在小流量工況時(shí)極易發(fā)生失速現(xiàn)象,旋轉(zhuǎn)失速是一種常見的且危害較大的失速形式,對(duì)于葉片式泵來(lái)說(shuō)導(dǎo)葉式離心泵因?yàn)槠涮厥鈾C(jī)構(gòu)更容易發(fā)生旋轉(zhuǎn)失速等不穩(wěn)定流動(dòng)現(xiàn)象,造成水泵流量揚(yáng)程曲線產(chǎn)生駝峰、低頻壓力脈動(dòng)和水力激振力、流動(dòng)噪聲等危害。針對(duì)國(guó)內(nèi)外將主要關(guān)注點(diǎn)放在離心泵葉輪內(nèi)部而忽略導(dǎo)葉內(nèi)的旋轉(zhuǎn)失速這一研究現(xiàn)狀,本研究將主要關(guān)注點(diǎn)放在了導(dǎo)葉式離心泵導(dǎo)葉通道內(nèi)部,本研究在實(shí)驗(yàn)測(cè)試和數(shù)值模擬結(jié)果的基礎(chǔ)上,對(duì)一導(dǎo)葉式離心泵導(dǎo)葉通道內(nèi)部三維流動(dòng)進(jìn)行了研究。主要研究?jī)?nèi)容包括:(1)對(duì)全運(yùn)行工況范圍內(nèi)的泵進(jìn)行數(shù)值模擬,系統(tǒng)的研究了導(dǎo)葉對(duì)離心泵性能的影響以及駝峰區(qū)的產(chǎn)生區(qū)間;(2)系統(tǒng)的分析了導(dǎo)葉式離心泵導(dǎo)葉內(nèi)部旋轉(zhuǎn)失速產(chǎn)生機(jī)理,并應(yīng)用了互功率譜的旋轉(zhuǎn)失速判定方法對(duì)流動(dòng)特征、發(fā)展及傳播規(guī)律進(jìn)行了分析;(3)對(duì)比了有、無(wú)導(dǎo)葉時(shí)葉輪內(nèi)部流動(dòng)特征,分析了導(dǎo)葉對(duì)葉輪內(nèi)部流動(dòng)特征的影響;(4)應(yīng)用Omega渦識(shí)別方法對(duì)駝峰區(qū)內(nèi)特征工況點(diǎn)進(jìn)行了導(dǎo)葉通道內(nèi)部渦識(shí)別,探究渦的發(fā)展規(guī)律以及旋轉(zhuǎn)失速成因;(5)應(yīng)用渦體積積分對(duì)導(dǎo)葉式離心泵不同部件進(jìn)行損失分析,探究駝峰區(qū)成因;(6)對(duì)導(dǎo)葉數(shù)目以及徑向間隙參數(shù)進(jìn)行單一變量分析,并探討了離心泵本身幾何參數(shù)對(duì)導(dǎo)葉內(nèi)旋轉(zhuǎn)失速的影響。研究結(jié)果表明:(1)導(dǎo)葉式離心泵在小流量工況會(huì)產(chǎn)生“駝峰”區(qū)現(xiàn)象,在非駝峰區(qū)段導(dǎo)葉對(duì)葉輪內(nèi)部流動(dòng)影響不大,但伴隨駝峰區(qū)的波動(dòng)葉輪流道內(nèi)流動(dòng)出現(xiàn)了對(duì)應(yīng)的變化,在波峰段葉輪流道內(nèi)流態(tài)變好,在波谷段葉輪內(nèi)流態(tài)變壞,伴隨著駝峰區(qū)的波動(dòng)導(dǎo)葉內(nèi)部損失也發(fā)生了對(duì)應(yīng)的變化,其損失變化曲線與駝峰曲線相近;(2)小流量工況下導(dǎo)葉內(nèi)部流動(dòng)形式復(fù)雜,失速團(tuán)的數(shù)目會(huì)隨著運(yùn)行工況的減小而增多,但旋轉(zhuǎn)失速產(chǎn)生的脈動(dòng)頻率并不會(huì)隨著運(yùn)行工況的改變發(fā)生一致性的頻率變大變小行為,部分運(yùn)行工況導(dǎo)葉內(nèi)可能同時(shí)出現(xiàn)多種失速團(tuán)運(yùn)動(dòng)形式,如固定失速和旋轉(zhuǎn)失速會(huì)在0.35Q_0工況同時(shí)出現(xiàn),失速團(tuán)在流道內(nèi)旋轉(zhuǎn)時(shí)表現(xiàn)為非同步旋轉(zhuǎn)的特性;(3)對(duì)具有強(qiáng)旋轉(zhuǎn)性的渦結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析,發(fā)現(xiàn)隨著運(yùn)行工況的改變,渦在導(dǎo)葉流道內(nèi)產(chǎn)生的相對(duì)位置發(fā)生了改變,渦向也發(fā)生了改變,在流道內(nèi)主要以流向渦、周向渦和展向渦的形式存在;(4)對(duì)導(dǎo)葉數(shù)目和徑向間隙兩個(gè)影響導(dǎo)葉入流條件的因素進(jìn)行研究發(fā)現(xiàn),導(dǎo)葉內(nèi)部失速團(tuán)的失速類型是受導(dǎo)葉葉片數(shù)和失速團(tuán)數(shù)目?jī)烧叩墓餐绊?在本研究中當(dāng)導(dǎo)葉數(shù)目為9失速團(tuán)數(shù)目為3時(shí)發(fā)生固定失速現(xiàn)象,當(dāng)失速團(tuán)數(shù)目和導(dǎo)葉葉片數(shù)不是整數(shù)倍的關(guān)系時(shí),導(dǎo)葉葉片數(shù)只影響失速團(tuán)的旋轉(zhuǎn)頻率,不改變失速團(tuán)的失速形式;徑向間隙會(huì)改變失速團(tuán)在導(dǎo)葉流道的分布方式、旋轉(zhuǎn)方式、旋轉(zhuǎn)方向以及壓力脈動(dòng)等。
【圖文】：

由于現(xiàn)代流動(dòng)分析和試驗(yàn)測(cè)量方法的提高，學(xué)者們對(duì)“射流－尾跡〃已經(jīng)有了一定的逡逑認(rèn)識(shí)。＂射流－尾跡〃模型是指離心葉輪通道是由相對(duì)速度較小的尾流區(qū)和近似于無(wú)粘流動(dòng)逡逑的射流Ｍ所組成，這種現(xiàn)象即使在最佳：Ｅ況點(diǎn)也會(huì)存在［１２４４］。如圖１－３所示［１５］，離心泵葉逡逑輪內(nèi)的真實(shí)速度分布與理想速度分布存在很大的差異，尾流區(qū)＿通常存在于前蓋板表面和葉逡逑片吸力面上＊射流區(qū)通常位于后蓋板表面和葉片工作面。逡逑在“射流－尾跡”的影響下，尾流區(qū)和射流區(qū)之間存在的過(guò)大速度梯度，會(huì)在葉片的逡逑壓力面和吸力面形成一個(gè)射流－尾跡剪切層，位于葉片工作面的射流影響了葉片背面的流逡逑體流動(dòng)，在葉片背面出口位置形成局部高壓區(qū)，使得在葉片背面出現(xiàn)相對(duì)低壓區(qū)，形成了逡逑失速渦，造成水力損失，這和葉輪內(nèi)損失主要集中在尾流區(qū)這＃定論具有－致性。逡逑射流邋＼邐出口剖面逡逑a晡蒎義希ǎ幔┢矯駑危ǎ猓┲崦駑義賢跡保忱胄囊堵幟詰惱媸鄧俁確植跡郟保擔(dān)蒎義希疲椋紓澹卞澹沖澹裕潁酰邋澹觶澹歟錚悖椋簦澹洌椋螅簦潁椋猓酰簦椋錚鑠澹椋鑠澹悖澹睿簦潁椋媯酰紓幔戾澹椋恚穡澹歟歟澹潁郟保擔(dān)蒎義希沖義，

本文編號(hào)：2598823