【摘要】：以一臺(tái)單級(jí)微型高速離心泵為研究對(duì)象,對(duì)其內(nèi)部空化流動(dòng)進(jìn)行全流場數(shù)值模擬,分析了3種流動(dòng)系數(shù)和不同空化數(shù)時(shí)該離心泵葉片流道內(nèi)的空泡、靜壓以及相對(duì)速度分布規(guī)律。研究結(jié)果表明:空泡最先在葉片吸力側(cè)前緣產(chǎn)生,該空泡區(qū)隨著空化數(shù)的減小沿著葉片吸力側(cè)向出口尾緣遷移和擴(kuò)大,且呈非對(duì)稱分布。在相同空化數(shù)下,隨著流量系數(shù)的增加葉片流道內(nèi)的空化區(qū)域變大;葉片吸力側(cè)中間區(qū)域出現(xiàn)低速區(qū)并在葉片間流道內(nèi)發(fā)展,同時(shí),葉片尾緣處的高速區(qū)向葉輪內(nèi)延伸,表明空泡造成葉輪內(nèi)流道的堵塞,阻礙液體的流動(dòng);在葉片吸力面?zhèn)?空泡體積分?jǐn)?shù)的最大值主要分布在葉片中間靠近輪轂的位置,而在壓力面?zhèn)任挥谌~片前緣的機(jī)匣附近。初步建立了關(guān)于微型高速離心泵內(nèi)空泡流動(dòng)的一個(gè)較完整的認(rèn)識(shí)。
【圖文】：

數(shù)對(duì)微型高速泵內(nèi)流動(dòng)進(jìn)行空化數(shù)值模擬，分析流道內(nèi)的靜壓和空泡分布規(guī)律，為改善微型高速泵的設(shè)計(jì)與應(yīng)用提供參考意義。１計(jì)算模型及網(wǎng)格劃分１．１離心泵參數(shù)本文選取一臺(tái)比轉(zhuǎn)速為１６９的單級(jí)微型高速離心泵作為數(shù)值計(jì)算對(duì)象，其主要設(shè)計(jì)參數(shù)如表１所示，其中Ｑｄ為設(shè)計(jì)流量，Ｈ為設(shè)計(jì)揚(yáng)程，ｎ為轉(zhuǎn)速，Ｄ２為葉輪外徑，ｂ２為葉輪出口寬度，β２為葉輪出口安放角，ｚ為葉片數(shù)。采用Ｓｏｌｉｄｗｏｒｋｓ軟件對(duì)離心泵的葉輪和蝸殼等過流部件流道進(jìn)行三維建模，如圖１所示，整個(gè)計(jì)算區(qū)域由進(jìn)、出口延伸段、葉輪和蝸殼４部分構(gòu)成，為了減弱進(jìn)出口處過大的速度梯度和回流對(duì)計(jì)算準(zhǔn)確性的影響，在進(jìn)出口處添加延伸段使流體得到充分發(fā)展。表１離心泵設(shè)計(jì)參數(shù)Ｔａｂｌｅ１ＤｅｓｉｇｎｐａｒａｍｅｔｅｒｓｏｆｔｈｅｃｅｎｔｒｉｆｕｇａｌｐｕｍｐＱｄ／（ｍ３·ｈ－１）Ｈ／ｍｎ／（ｒ·ｍｉｎ－１）Ｄ２／ｍｍｂ２／ｍｍβ２／（°）ｚ１３．２３０１００００５５４３９３圖１離心泵流道造型Ｆｉｇ．１Ｆｌｏｗｐａｓｓａｇｅｏｆｃｅｎｔｒｉｆｕｇａｌｐｕｍｐ１．２劃分網(wǎng)格及無關(guān)性驗(yàn)證由于離心泵葉片的扭曲和蝸殼的螺旋造成了流道計(jì)算域的幾何形狀復(fù)雜，本文采用ＡＮＳＹＳＩＣＥＭＣＦＤ軟件中適應(yīng)性更強(qiáng)的四面體非結(jié)構(gòu)網(wǎng)格進(jìn)行流道網(wǎng)格劃分，并在葉片表面和隔舌周圍處采用局部加密優(yōu)化，如圖２所示。為了保證流道網(wǎng)格數(shù)目對(duì)數(shù)值計(jì)算結(jié)果的可靠性，選�。唇M不同網(wǎng)格數(shù)目，在設(shè)計(jì)流量下通過計(jì)算所得揚(yáng)程和效率值對(duì)比進(jìn)行網(wǎng)格無關(guān)性驗(yàn)證，網(wǎng)格數(shù)和性能計(jì)算值如表２所示。圖２葉輪

ｐＱｄ／（ｍ３·ｈ－１）Ｈ／ｍｎ／（ｒ·ｍｉｎ－１）Ｄ２／ｍｍｂ２／ｍｍβ２／（°）ｚ１３．２３０１００００５５４３９３圖１離心泵流道造型Ｆｉｇ．１Ｆｌｏｗｐａｓｓａｇｅｏｆｃｅｎｔｒｉｆｕｇａｌｐｕｍｐ１．２劃分網(wǎng)格及無關(guān)性驗(yàn)證由于離心泵葉片的扭曲和蝸殼的螺旋造成了流道計(jì)算域的幾何形狀復(fù)雜，本文采用ＡＮＳＹＳＩＣＥＭＣＦＤ軟件中適應(yīng)性更強(qiáng)的四面體非結(jié)構(gòu)網(wǎng)格進(jìn)行流道網(wǎng)格劃分，，并在葉片表面和隔舌周圍處采用局部加密優(yōu)化，如圖２所示。為了保證流道網(wǎng)格數(shù)目對(duì)數(shù)值計(jì)算結(jié)果的可靠性，選取４組不同網(wǎng)格數(shù)目，在設(shè)計(jì)流量下通過計(jì)算所得揚(yáng)程和效率值對(duì)比進(jìn)行網(wǎng)格無關(guān)性驗(yàn)證，網(wǎng)格數(shù)和性能計(jì)算值如表２所示。圖２葉輪和蝸殼隔舌處的網(wǎng)格Ｆｉｇ．２Ｇｒｉｄｏｆｔｈｅｉｍｐｅｌｌｅｒａｎｄｔｏｎｇｕｅ表２網(wǎng)格信息及無關(guān)性分析Ｔａｂｌｅ２Ｍｅｓｈｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎｏｆｍｅｓｈｉｎｄｅｐｅｎｄｅｎｃｅ網(wǎng)格方案計(jì)算域進(jìn)口葉輪蝸殼出口全流道效率η／％Ｈ／ｍ１１０９１７０１９６４００２４８７５３１３１０００６８４３８１７５．９２３０．９７２１８３１２１３６９９９４４７９０１９２２１４７３１２５１８３４７６．２１３０．５０３１９６９１８４７４４６７７７８２１６２３２８１６１６８２４１７７７．３２３０．３６４２５８０７３６０３０２５８０９１６６３０４１０７１９７４３７１７７．２８３０．３８１４２
【作者單位】： 華東理工大學(xué)承壓系統(tǒng)與安全教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室;
【基金】：國家自然科學(xué)基金(51176048)
【分類號(hào)】：TH311

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本文編號(hào)：2524549