【摘要】：隨著工業(yè)技術(shù)的迅速發(fā)展,中低比轉(zhuǎn)速離心泵的世紀(jì)運(yùn)行工況逐漸擴(kuò)大,小流量工況運(yùn)行時離心葉輪內(nèi)產(chǎn)生的流動分離極易演變?yōu)槭賵F(tuán),限制了離心泵的運(yùn)行范圍。尤其在半開葉輪離心泵內(nèi),葉頂泄漏流的非定常特性會加劇葉輪內(nèi)失速的發(fā)展,使得小流量時泵的運(yùn)行穩(wěn)定性更差。因此,研究半開式離心泵內(nèi)泄漏流與流動分離作用下的失速產(chǎn)生機(jī)理對于失速控制以及拓寬泵穩(wěn)定運(yùn)行范圍具有重要意義。本文的主要目的是研究葉頂間隙泄漏流與離心葉輪內(nèi)失速初生的關(guān)聯(lián)性機(jī)理,基于此對不同端壁處理方法下葉輪內(nèi)部的流動特性進(jìn)行分析。以中低比轉(zhuǎn)速半開式離心泵為研究對象,通過數(shù)值仿真對于葉頂泄漏流的非定常性及其對失速初生的影響進(jìn)行分析;同時對葉片前緣的端壁進(jìn)行了周向槽、軸向直槽、軸向斜槽處理,深入分析了三種端壁處理方法對失速的改善機(jī)理以及對葉輪內(nèi)部流動的影響。本文首先對葉頂泄漏的定常以及非定常特性進(jìn)行了分析。定常特性表明,泄漏特性主要取決于葉片前緣75%以下間隙高度釋放的流線,隨著流量減小,泄漏渦破裂位置上移。非定常結(jié)果表明,葉尖載荷的非定常脈動是葉尖泄漏渦不穩(wěn)定的重要原因;葉片前緣溢流產(chǎn)生的葉尖分離渦是葉頂泄漏流非定常特性的主要組成部分。其次,分別對三種葉頂間隙下失速初生與葉頂泄漏渦的相關(guān)性進(jìn)行了分析。在TC1時,葉片前緣角分離所造成的堵塞效應(yīng)強(qiáng)于葉頂泄漏渦,角分離迅速在近輪轂處形成失速團(tuán)并發(fā)展為全葉高失速。TC1.5時,近葉頂處的葉尖分離渦主要由前緣溢流形成,前緣溢流與泄漏渦破碎使得流道前緣的堵塞加劇,前緣溢流與尾緣回流同時出現(xiàn)時失速發(fā)生。TC2.5時,前緣溢流使得葉尖處的堵塞增強(qiáng),演化為部分葉高失速。因此,隨著間隙的增大,泄漏流在失速的形成過程中逐漸起主導(dǎo)作用。最后,分別對三種端壁處理方法在葉輪失速點(diǎn)的流動特性進(jìn)行了分析。計算結(jié)果表明,端壁周向槽處理時葉頂處的回流渦進(jìn)入槽內(nèi)形成了旋轉(zhuǎn)渦團(tuán),葉片前緣處泄漏渦所引發(fā)的前緣堵塞有所改善。端壁軸向直槽處理時葉頂附近的分離渦移動至軸向直槽內(nèi),直槽內(nèi)的兩個渦團(tuán)成反向旋轉(zhuǎn),軸向直槽處理能夠有效改善葉尖處葉頂附近的回流渦,但是其他流道內(nèi)仍然存在堵塞。端壁斜槽處理使得葉片前緣處的回流渦分解并移動至軸向斜槽內(nèi)部,形成了三個尺度大小不同的渦團(tuán),能夠有效的改善葉片近葉頂區(qū)域的回流與堵塞,但無法完全消除。因此,三種端壁處理方法中,周向槽處理對半開式離心泵失速點(diǎn)時葉頂處的堵塞效應(yīng)改善最明顯。本文闡明了葉頂泄漏流的非定常性及其在葉輪內(nèi)失速初生的作用機(jī)理,并對三種端壁處理方法在失速工況的流動規(guī)律進(jìn)行了比較分析。這些失速的相關(guān)機(jī)理及其控制方法的研究對于提高半開葉輪離心泵的運(yùn)行穩(wěn)定性具有重要的參考價值,并對后續(xù)端壁處理方法的優(yōu)化提供了進(jìn)一步的研究基礎(chǔ)。
【圖文】：

算質(zhì)薰的前提下含理利用計算資源，對該半開式離心泵進(jìn)行了網(wǎng)格無關(guān)性驗證。逡逑本次計．算共進(jìn)行了４種網(wǎng)格方案的對比分析，網(wǎng)格總數(shù)分別為２．８ｘｌ0６、４．２ｘｌ0６、６．４ｘｌ0６、逡逑８．３ｘｌ0６。圖３－２中減示網(wǎng)格數(shù)，戚示運(yùn)行工況揚(yáng)程，丑0表示額定工況揚(yáng)程，，／／表示效率，逡逑如圖所示為４種網(wǎng)格方案在N稀

本文編號：2656591