[目的]在開(kāi)展離心泵的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和性能研究時(shí),往往易忽略口環(huán)間隙的影響�？诃h(huán)間隙不僅將改變離心泵的外特性,還將影響其流場(chǎng)分布,故需深入分析離心泵口環(huán)間隙的流動(dòng)特性。[方法]以某型中比轉(zhuǎn)速的立式離心泵作為研究對(duì)象,采用ANSYS CFX開(kāi)展仿真模擬,分析不同口環(huán)間隙（0,0.5,0.7,1.06 mm）對(duì)離心泵外特性、壓力分布和速度分布的影響。[結(jié)果]結(jié)果表明:不同口環(huán)間隙下,離心泵外特性的仿真結(jié)果與實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)基本一致,兩者的相對(duì)誤差小于5%（1.06 mm間隙除外）,驗(yàn)證了數(shù)值仿真方法的可信度;隨著口環(huán)間隙的增加,在設(shè)計(jì)工況下,離心泵的揚(yáng)程約下降20%,效率約下降19%;小間隙處的葉輪前、后蓋板局部壓強(qiáng)有所增加,大間隙處的整體壓強(qiáng)有所下降,葉輪蓋板的徑向壓強(qiáng)呈不對(duì)稱分布;口環(huán)間隙導(dǎo)致流體內(nèi)部的湍流紊亂,而離心泵進(jìn)口和出口處的壓強(qiáng)和速度均呈現(xiàn)出不均勻的漸進(jìn)梯度分布。[結(jié)論]研究成果可為離心泵的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和流場(chǎng)特性分析提供參考。 

【文章來(lái)源】：中國(guó)艦船研究. 2020,15(04)北大核心CSCD

【文章頁(yè)數(shù)】：9 頁(yè)

【部分圖文】：

離心泵的三維模型

將圖1所示的離心泵三維模型導(dǎo)入ANSYS CFX軟件，對(duì)其進(jìn)行網(wǎng)格劃分，其中網(wǎng)格采用了ICEM模塊，如圖2所示。為保證仿真結(jié)果的收斂性以及與實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的匹配度，表面層以下的結(jié)構(gòu)層將采用六面體結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格，而表面層則將采用非結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格，網(wǎng)格總數(shù)為3.27×106。本文模型的最大頻率為4 000 Hz，對(duì)應(yīng)的波長(zhǎng)為85 mm，按照1個(gè)波長(zhǎng)對(duì)應(yīng)8個(gè)網(wǎng)格的劃分方式，網(wǎng)格的最大尺寸應(yīng)不超過(guò)10 mm。圖3所示為計(jì)算模型各個(gè)區(qū)域的網(wǎng)格劃分，圖4所示為相應(yīng)的網(wǎng)格質(zhì)量（無(wú)量綱），具體參數(shù)如表2所示。其中，蝸殼出口段的最低網(wǎng)格質(zhì)量較小，這是因?yàn)槲仛ご嬖谝恍┘?xì)微的碎面，但碎面處的網(wǎng)格對(duì)計(jì)算結(jié)果基本沒(méi)有影響。

在規(guī)定的工況下輸入仿真參數(shù)，計(jì)算口環(huán)間隙分別為0,0.5,0.7,1.06 mm時(shí)的離心泵揚(yáng)程H、軸功率P及效率η，結(jié)果如表3所示。通過(guò)對(duì)比仿真結(jié)果和實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)[11]可知，兩者的相對(duì)誤差小于5%（除1.06 mm口環(huán)間隙外），這也驗(yàn)證了仿真結(jié)果的可信度。圖4 網(wǎng)格質(zhì)量

【參考文獻(xiàn)】：
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