【摘要】：射流式離心泵憑借使用方便、運(yùn)行可靠、可實現(xiàn)自吸以及二次啟動無需注水的特點廣泛應(yīng)用于農(nóng)業(yè)灌溉,目前部分區(qū)域的地下水位因河流改造、過度開采現(xiàn)象而呈下降趨勢,優(yōu)化射流式離心泵的自吸性能并保證穩(wěn)定運(yùn)行至關(guān)重要。本文以射流式離心泵UJM75-2為研究對象,增設(shè)出水擋板這一新型水力部件,以自吸試驗研究為基礎(chǔ),逐步深入,輔以數(shù)值計算開展自吸過程中氣液兩相流體仿真模擬,旨在探討增設(shè)出水擋板對射流式離心泵泵腔內(nèi)部流動的影響規(guī)律,為優(yōu)化泵腔流動及自吸性能提供結(jié)構(gòu)改進(jìn)建議。其主要研究內(nèi)容如下:(1)在射流式離心泵的導(dǎo)流器背面增設(shè)出水擋板,出水擋板開設(shè)出水孔且導(dǎo)流器背面配有筋板,本文篩選六種射流式離心泵改進(jìn)方案依次進(jìn)行外特性和自吸性能試驗,包括三種出水擋板與導(dǎo)流器結(jié)構(gòu)匹配方案、三種出水孔與泵出口周向配合方案以及一種未增設(shè)出水擋板方案。對比試驗數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn):增設(shè)出水擋板致使外特性曲線整體下移,揚(yáng)程折斷點前移,新的過流部件增加泵腔內(nèi)部水力損失,自吸性能曲線對比結(jié)果表明增設(shè)出水擋板存在最佳安放位置。出水擋板與導(dǎo)流器通過三個均布螺紋孔結(jié)構(gòu)匹配,導(dǎo)流器背面非均布筋板與出水孔存在三種位置關(guān)系,三種結(jié)構(gòu)匹配方案對泵揚(yáng)程影響較小,導(dǎo)流器背面筋板對流體的擾動作用引起泵效率下降,自吸過程中出水孔下方筋板加速氣液分離,提高泵腔氣相過流能力,其中出水孔下方筋板最貼近導(dǎo)流器出口的方案二自吸性能最佳,自吸高度為6.6m,自吸時間為306s。出水孔與泵出口周向錯開夾角為0?、45?、90?,其中0?方案對泵出口產(chǎn)生沖刷,最大流量減小,泵效率下降,調(diào)整夾角至90?,沖刷作用削弱,自吸高度可達(dá)8.5m,較0?夾角的結(jié)構(gòu)匹配方案一提高2.3m,自吸時間縮短至204s。(2)采用商用流場分析軟件CFX對UJM75-2型射流式離心泵進(jìn)行單相數(shù)值模擬,分析發(fā)現(xiàn):增設(shè)出水擋板后射流器內(nèi)部靜壓最小值隨運(yùn)行工況增大而降低,揚(yáng)程曲線折斷點源于最低靜壓點誘發(fā)液相空化,揚(yáng)程折斷提前。射流器內(nèi)部渦量值隨運(yùn)行工況增大而降低,泵內(nèi)部流線隨之趨于均勻。運(yùn)用渦通量(BVF)流動分離判別準(zhǔn)則分析葉輪內(nèi)部流動,判定設(shè)計工況下進(jìn)口口環(huán)、葉片工作面和背面均未出現(xiàn)流動分離,小流量工況下葉輪輪轂緣處發(fā)生流動分離。通過出水擋板前后泵腔內(nèi)部軸向渦量顯示0?夾角方案抑制無擋板方案的周向渦旋,但因軸向沖刷作用泵出口渦量增大,調(diào)整周向夾角至90?,泵出口渦量極值降低,液流沖刷得以緩解,泵腔的過流能力提高。(3)采取CFX軟件提供的雙歐拉多相流模型對自吸過程進(jìn)行氣液兩相流數(shù)值模擬,結(jié)果表明:導(dǎo)流器背面筋板加速氣液分離增大泵出口處氣相體積分?jǐn)?shù),三種結(jié)構(gòu)匹配方案中出水孔下方筋板貼近導(dǎo)流器出口方案二的泵腔上半部分為最大。三種周向配合方案中90?夾角的相同葉輪處截面含氣率最小,氣相平均流速最大,葉輪流道內(nèi)堆積的氣相優(yōu)先進(jìn)入泵腔,且未出現(xiàn)渦旋,泵出口氣相過流能力最佳。未增設(shè)出水擋板方案泵腔內(nèi)氣相隨液流做旋轉(zhuǎn)運(yùn)動,與葉輪同向的速度環(huán)量周向沖刷泵出口,0?夾角方案經(jīng)出水孔噴射的高速高壓流體軸向沖刷泵出口,阻礙卷吸氣相排出泵體,90?夾角方案削弱周向和軸向兩種沖刷作用,出口直管段氣相分布均勻。通過泵內(nèi)氣相體積分?jǐn)?shù)監(jiān)測點的瞬態(tài)值對比發(fā)現(xiàn)同一時刻下90?夾角方案的泵出口數(shù)值最大,氣相過流能力最佳與試驗結(jié)果一致,增設(shè)出水擋板時需調(diào)整最佳安放位置,方能提高射流式離心泵的自吸性能。本次對射流式離心泵自吸性能的優(yōu)化改型方案已應(yīng)用于該公司產(chǎn)品。
【圖文】：

江 蘇 大 學(xué) 碩 士 學(xué) 位 論 文第二章 射流式離心泵水力設(shè)計方法述響射流式離心泵自吸性能的主要水力部件包括：離心式葉輪、射流器和泵腔流式離心泵的結(jié)構(gòu)區(qū)別于傳統(tǒng)的單一離心泵和射流泵，需將兩者結(jié)合起來綜對主要過流部件進(jìn)行水力設(shè)計。流式離心泵的結(jié)構(gòu)圖 2.1 為射流式離心泵實物的剖視圖，主要水力部件包括離心式葉輪、射流器體，其中射流器主要由噴嘴、喉管以及擴(kuò)散管構(gòu)成。

片數(shù)量對流道有重要的影響，，同時也對水力損失有一定影響，葉片數(shù)量的確2 j 2 j2 j6.5 sin2D DZD D j 2 ,D ——葉輪進(jìn)、出口直徑，m；j 2 , ——葉片進(jìn)、出口安放角， 。流器水力設(shè)計流式離心泵中射流器部件的工作原理類似于射流泵的工作原理，主要由噴嘴管以及擴(kuò)散管組成的流體機(jī)械部件，如圖 2.2 所示。
【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】：S277.92

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2668791