發(fā)布時間：2020-05-21 17:36

【摘要】：內(nèi)循環(huán)冷卻式屏蔽泵在葉輪進口存在淹沒射流(簡稱內(nèi)射流)現(xiàn)象,會造成泵汽蝕性能下降,影響泵的正常穩(wěn)定運行。本文以離心泵內(nèi)射流為研究對象,綜合采用數(shù)值計算和試驗手段,對泵內(nèi)射流的流動結(jié)構(gòu)及非定常壓力脈動特性進行探究,預(yù)測內(nèi)射流存在時離心泵的汽蝕性能,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,最終對改進后的屏蔽泵進行試驗驗證。論文主要工作及取得的成果如下:1.對具有內(nèi)射流結(jié)構(gòu)的離心泵過流通道進行了三維建模及網(wǎng)格劃分,預(yù)測了內(nèi)射流存在時泵的外特性能。相比于無內(nèi)射流離心泵,有內(nèi)射流時泵揚程降低,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,可達到較好的軸向力平衡效果。2.基于定常數(shù)值計算,探究了離心泵內(nèi)射流基本流場特征。根據(jù)軸向速度分布可將泵進口段流場劃分為四個區(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)射流存在時葉輪進口背面靜壓值降低,在軸線附近出現(xiàn)局部低壓區(qū)。進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。內(nèi)射流對進口段湍流強度的影響與內(nèi)射流孔徑有關(guān),孔徑越大影響越強。3.進口段壓力脈動呈現(xiàn)周期變化特性,不同監(jiān)測點壓力脈動差異明顯。進口段壓力脈動信號存在三種主要激勵頻率,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,比較了不同工況時內(nèi)射流空化流動的差異。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,對流道中空化發(fā)展影響越強。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更早出現(xiàn),在NPSH_a降低時軸線附近出現(xiàn)螺旋狀渦帶結(jié)構(gòu),最終轉(zhuǎn)變?yōu)楦鼊×业目张輬F結(jié)構(gòu);大流量時內(nèi)射流空化發(fā)展緩慢,僅發(fā)展至渦帶結(jié)構(gòu)。5.對內(nèi)循環(huán)冷卻式屏蔽泵空化特性進行研究,并提出一種新型有導(dǎo)流器的改進屏蔽泵模型。對于未改進屏蔽泵,不同工況進口段內(nèi)射流在NPSH_a降低時均會出現(xiàn)螺旋狀的渦帶結(jié)構(gòu),小流量渦帶結(jié)構(gòu)則最終會發(fā)展為環(huán)形空泡團結(jié)構(gòu),大流量僅發(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)射流孔口處靜壓升高僅出現(xiàn)較小空泡,因而汽蝕性能優(yōu)于未改進屏蔽泵。進一步對改進屏蔽泵進行試驗驗證,在泵的揚程滿足要求的前提下,泵的臨界汽蝕余量降低為未改進屏蔽泵的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口來流混采用葉輪螺8mm�？招囊O(shè)計尺寸如圖 2.1 所示口進入后泵混合。通過螺母孔徑來心軸上包括寸見表 2.1。示。該回路中泵腔，流經(jīng)過葉輪螺母不來代表內(nèi)射流括四個徑向進中流體流空心軸、不同孔徑流孔徑 Dn進口及一

型mp flow passag圖2.4為泵整驗證，，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)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：TH311

【參考文獻】

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本文編號：2674656