【摘要】：低比轉速多級離心泵是一種應用廣泛需求較大的流體機械,它在工業(yè)生產(chǎn)以及生活方面發(fā)揮著巨大的作用,但這種泵的效率普遍較低且能耗嚴重。伴隨廣大用戶使用要求的進一步提高,提高該類泵的性能則顯得尤為重要。而空化性能對于多級泵來說也是關乎其穩(wěn)定運行的主要因素之一,且多級泵的汽蝕現(xiàn)象會造成水力性能的降低,過流部件的腐蝕以及振動噪聲的產(chǎn)生等多種危害。研究表明在泵的進口處易出現(xiàn)回流漩渦和空化空蝕,這嚴重影響多級泵的正常運行,且低比轉速多級離心泵間隙較多,流動復雜。到目前為止并未有太多針對多級泵間隙對其空化性能影響的研究,本文研究了低比轉速多級離心泵有無間隙下的空化性能,并對口環(huán)間隙大小與其空化性能之間的關系展開研究,這對了解間隙對低比轉速多級泵離心泵空化性能的影響具有重要意義。為了探究間隙對低比轉速多級離心泵空化流動現(xiàn)象以及對空化性能的影響,本文在給定設計參數(shù)的前提下,對節(jié)段式多級泵各過流部件進行設計,并通過數(shù)值模擬進行性能預測以及試驗驗證其可靠性。然后對其空化性能進行分析,再結合實際情況增加間隙并與原模型對比分析空化特性。重點分析不同空化系數(shù)下間隙大小對多級泵空化性能的影響。主要研究內(nèi)容和結論如下:1)結合給定參數(shù)確定多級泵的結構,設計葉輪、導葉以及吸水室,再建模裝配,劃分網(wǎng)格并進行數(shù)值模擬。結果表明:隔舌區(qū)域流動狀態(tài)不佳,但損失較小;首級和次級葉輪在靜壓上的分布規(guī)律相似。由于尺寸規(guī)格和葉片組合的差異,首級導葉和次級導葉的靜壓分布存在一定差異。2)搭建水泵開式試驗臺展開試驗,并比對數(shù)值模擬與試驗的數(shù)據(jù)。結果表明:模擬值普遍高于試驗值,且效率、揚程以及功率的誤差都在允許范圍之內(nèi),這就說明數(shù)值模擬是可靠的。3)對低比轉速多級離心泵進行空化特性分析。結果表明:隨著空化系數(shù)的減小,靜壓從進口到出口不斷擴散降低,葉輪流道內(nèi)的空泡不斷增加,葉輪出口和導葉進口處的速度降低,葉片做功能力變差,壓力值減小并且壓力分布和空化初生時基本相一致;隨著空化繼續(xù)發(fā)展,空化發(fā)生的區(qū)域面積越來越大,且湍流脈動更劇烈,損失也更大;低于飽和壓力3574Pa的區(qū)域最先出現(xiàn)在葉片進口的背面,這與上文分析相吻合。4)分別從外特性、空化性能曲線、空泡分布以及進口壓力進行分析。發(fā)現(xiàn)間隙的存在對多級泵的揚程和效率均不利,隨著空化系數(shù)降低,揚程系數(shù)先穩(wěn)定不變,再降低;在空化初期以及空化發(fā)展期,無間隙較有間隙模型空化性能更差;空化發(fā)展嚴重時,無間隙下的空化性能則變優(yōu);空化系數(shù)較大時,進口處的壓力高,且空化性能較無間隙更好,隨著空化系數(shù)降低,兩者壓力差距縮小�？栈瘒乐貝夯瘯r,漩渦的出現(xiàn)而致使進口處局部壓力過低流速過快,進口壓力更低,從而空化性能也更差;隨著空化系數(shù)的降低,觀察不同大小間隙下的空泡分布情況,在空化初期以及發(fā)展時期,口環(huán)間隙的存在對該泵首級葉輪空化性能有利;但空化嚴重惡化時,則不利于空化性能�？诃h(huán)間隙越大,也相對越有利于空化性能,但不利于水力性能。
【學位授予單位】：江蘇大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2019
【分類號】：TH311
【圖文】：

圖 2.1 湍流數(shù)值模擬方法及相應的湍流模型Fig. 2.1 Turbulence numerical simulation method and turbulence model大渦模擬法（LES）和直接數(shù)值模擬發(fā)（DNS）、雷諾時均模擬法（RAN當屬目前最為主流的數(shù)值模擬方法[55]。在實際工程運用里，如下四種模型型、RNG k-ε湍流模型以及標準 k-ε湍流模型和 SST k-ω湍流模型在空化數(shù)值于主流的計算模型[56]。1) 標準 k-ε 模型將湍動耗散率ε以及湍動能 k 作為標準 k-ε 模型所使用的湍流模型，對計算長度以及速度的矢量進行求解是這種湍流模型的特殊之處[57]。上述模型有較比如計算穩(wěn)定，效率較高以及模型簡單等，因此它是使用較為廣泛的一種2) RNG k-ε 模型RNG k-ε 模型是在 k-ε 模型基礎上進行了一定的修改，該模型是選用了特

環(huán)形吸水室

圖 3.2 徑向導葉Fig. 3.2 Radial guide vane示為徑向導葉。在這種結構中，正導葉三角形缺口 HFG 的設液體的路徑為：正導葉→三角形缺口→環(huán)形空間→反導葉→反有如下幾個部位：螺旋線部位（AB）負責將流體收集起來；轉化壓能與動能的作用；過渡段（CD）負責改變來流的流向部分（DE）負責控制液流的流動狀況達到要求[62]。本文按照構為依據(jù)，并將正反導葉與葉輪進出口的匹配考慮進去展開設 3.3。

【參考文獻】

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本文編號：2806317