【摘要】：內(nèi)循環(huán)冷卻式屏蔽泵在葉輪進(jìn)口存在淹沒(méi)射流(簡(jiǎn)稱內(nèi)射流)現(xiàn)象,會(huì)造成泵汽蝕性能下降,影響泵的正常穩(wěn)定運(yùn)行。本文以離心泵內(nèi)射流為研究對(duì)象,綜合采用數(shù)值計(jì)算和試驗(yàn)手段,對(duì)泵內(nèi)射流的流動(dòng)結(jié)構(gòu)及非定常壓力脈動(dòng)特性進(jìn)行探究,預(yù)測(cè)內(nèi)射流存在時(shí)離心泵的汽蝕性能,揭示泵內(nèi)空泡形態(tài)和分布規(guī)律;將研究方法與成果應(yīng)用于提高屏蔽泵汽蝕性能研究,最終對(duì)改進(jìn)后的屏蔽泵進(jìn)行試驗(yàn)驗(yàn)證。論文主要工作及取得的成果如下:1.對(duì)具有內(nèi)射流結(jié)構(gòu)的離心泵過(guò)流通道進(jìn)行了三維建模及網(wǎng)格劃分,預(yù)測(cè)了內(nèi)射流存在時(shí)泵的外特性能。相比于無(wú)內(nèi)射流離心泵,有內(nèi)射流時(shí)泵揚(yáng)程降低,軸功率增加,效率降低。內(nèi)射流軸向平均速度和流量隨泵流量的增大而減小。內(nèi)射流孔徑適當(dāng)增大,可達(dá)到較好的軸向力平衡效果。2.基于定常數(shù)值計(jì)算,探究了離心泵內(nèi)射流基本流場(chǎng)特征。根據(jù)軸向速度分布可將泵進(jìn)口段流場(chǎng)劃分為四個(gè)區(qū)域:內(nèi)射流核心區(qū)、內(nèi)射流邊界層區(qū)、受影響主流區(qū)和未受影響主流區(qū)。內(nèi)射流存在時(shí)葉輪進(jìn)口背面靜壓值降低,在軸線附近出現(xiàn)局部低壓區(qū)。進(jìn)口段不同截線上渦量呈現(xiàn)“雙峰”分布,沿內(nèi)射流發(fā)展方向渦量呈總體衰減趨勢(shì)。內(nèi)射流對(duì)進(jìn)口段湍流強(qiáng)度的影響與內(nèi)射流孔徑有關(guān),孔徑越大影響越強(qiáng)。3.進(jìn)口段壓力脈動(dòng)呈現(xiàn)周期變化特性,不同監(jiān)測(cè)點(diǎn)壓力脈動(dòng)差異明顯。進(jìn)口段壓力脈動(dòng)信號(hào)存在三種主要激勵(lì)頻率,包括葉頻、受軸孔影響產(chǎn)生的頻率和內(nèi)射流周期變化而出現(xiàn)的低頻。該內(nèi)射流周期變化頻率受內(nèi)射流軸向速度場(chǎng)影響,與工況和內(nèi)射流孔徑相關(guān)。4.分析了不同內(nèi)射流孔徑對(duì)葉輪流道內(nèi)空化的影響,揭示了內(nèi)射流自身發(fā)生空化的現(xiàn)象,比較了不同工況時(shí)內(nèi)射流空化流動(dòng)的差異。內(nèi)射流使得泵葉輪流道中空化提前出現(xiàn)。內(nèi)射流孔徑越大,對(duì)流道中空化發(fā)展影響越強(qiáng)。內(nèi)射流的速度較大,形成局部低壓區(qū),內(nèi)射流自身更易發(fā)生空化。小流量下內(nèi)射流空化相比于大流量時(shí)更早出現(xiàn),在NPSH_a降低時(shí)軸線附近出現(xiàn)螺旋狀渦帶結(jié)構(gòu),最終轉(zhuǎn)變?yōu)楦鼊×业目张輬F(tuán)結(jié)構(gòu);大流量時(shí)內(nèi)射流空化發(fā)展緩慢,僅發(fā)展至渦帶結(jié)構(gòu)。5.對(duì)內(nèi)循環(huán)冷卻式屏蔽泵空化特性進(jìn)行研究,并提出一種新型有導(dǎo)流器的改進(jìn)屏蔽泵模型。對(duì)于未改進(jìn)屏蔽泵,不同工況進(jìn)口段內(nèi)射流在NPSH_a降低時(shí)均會(huì)出現(xiàn)螺旋狀的渦帶結(jié)構(gòu),小流量渦帶結(jié)構(gòu)則最終會(huì)發(fā)展為環(huán)形空泡團(tuán)結(jié)構(gòu),大流量?jī)H發(fā)展至渦帶結(jié)構(gòu)。導(dǎo)流器的存在使葉輪流道內(nèi)空泡發(fā)展得到延緩,在內(nèi)射流孔口處?kù)o壓升高僅出現(xiàn)較小空泡,因而汽蝕性能優(yōu)于未改進(jìn)屏蔽泵。進(jìn)一步對(duì)改進(jìn)屏蔽泵進(jìn)行試驗(yàn)驗(yàn)證,在泵的揚(yáng)程滿足要求的前提下,泵的臨界汽蝕余量降低為未改進(jìn)屏蔽泵的16.7%,泵汽蝕性能顯著提高。
【圖文】：

射流循分流體與葉輪影響。mm、泵主要循環(huán)回路如體從葉輪出輪進(jìn)口來(lái)流混采用葉輪螺8mm�？招囊O(shè)計(jì)尺寸如圖 2.1 所示口進(jìn)入后泵混合。通過(guò)螺母孔徑來(lái)心軸上包括寸見(jiàn)表 2.1。示。該回路中泵腔，流經(jīng)過(guò)葉輪螺母不來(lái)代表內(nèi)射流括四個(gè)徑向進(jìn)中流體流空心軸、不同孔徑流孔徑 Dn進(jìn)口及一

型mp flow passag圖2.4為泵整驗(yàn)證，，總網(wǎng)pump。其中 L 表y/Dzk=0ge整體結(jié)構(gòu)網(wǎng)網(wǎng)格數(shù)采用表示軸向，上，Point網(wǎng)格。430y 表5~8
【學(xué)位授予單位】：江蘇大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：TH311

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2674656