在多級離心泵中,由于空化原因造成的水力學(xué)性能下降、使用壽命縮短和振動噪聲問題已成為影響多級泵高效穩(wěn)定運行的重要因素。為了提高多級泵的抗空化性能,泵的首級葉輪往往與次級不同,而多級泵吸入室的結(jié)構(gòu)多為徑向流入軸向流出,其出流質(zhì)點的流動特性對首級葉輪的空化性能具有一定影響,因此分析并研究不同吸入室鼻端寬度下的多級泵水力性能和空化性能,得到最優(yōu)性能下的吸水室結(jié)構(gòu),為揭示首級葉輪的空化特性和優(yōu)化吸水室參數(shù)提供理論參考。本文在考慮多級泵首級葉輪空化性能的基礎(chǔ)上,以前4級葉輪為研究對象,通過數(shù)值計算和理論分析獲得了不同吸入室鼻端寬度和分流板厚度下的多級泵的性能參數(shù),研究了不同鼻端和分流板結(jié)構(gòu)下的首級葉輪流場的非定常脈動特性,主要工作包括以下幾點:1.不同工況下多級離心泵性能分析通過數(shù)值計算,得到了定常狀態(tài)下多級泵水力性能和空化性能隨流量的變化關(guān)系,并與試驗結(jié)果進行了比較,研究結(jié)果表明,泵的效率隨流量的增加呈先增大后減小的變化趨勢,設(shè)計工況附近存在高效率區(qū);與小流量相比,設(shè)計流量和大流量下的多級泵首級葉輪內(nèi)部流線分布較均勻,且試驗結(jié)果與數(shù)值計算結(jié)果基本一致,誤差在允許范圍內(nèi)。當(dāng)流量由0.7Q_... 

【文章來源】：蘭州理工大學(xué)甘肅省

【文章頁數(shù)】：85 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

多級泵主要過流部件網(wǎng)格劃分

工程碩士學(xué)位論文19何優(yōu)化設(shè)計的基礎(chǔ)，下文對多級離心泵首級葉輪的內(nèi)部流場中間截面處的速度流線分布圖、靜壓分布、湍動能分布圖、空化空泡體積分?jǐn)?shù)分布圖以及瞬態(tài)下首級葉輪時域圖和頻譜分布圖進行Q/Qopt=0.7、0.9、1與1.1四種不同流量工況下的對比分析。3.3.1多級離心泵軸面靜壓分布圖3.2為多級泵設(shè)計流量工況下軸面靜壓分布圖，由圖可見，多級離心泵的環(huán)形吸入室中靜壓值較低，且分布較均勻，當(dāng)液流從進水室進入到首級葉輪后，靜壓值開始增加，這是因為液流受到首級葉輪的旋轉(zhuǎn)獲得動能，這是機械能轉(zhuǎn)化為動能的過程；然后從首級葉輪出口進入到首級導(dǎo)葉中，壓力增大，這是動能轉(zhuǎn)化為壓力能的結(jié)果；隨后液流進入到次級葉輪進口再到次級導(dǎo)葉，一級一級的傳遞，進行能量周期性的轉(zhuǎn)化，最終進入壓出室獲得高壓能頭。泵進口與出口，每級葉輪進口處的靜壓值各為inp=100554Pa，1p=26377.3Pa,，2p=1078952Pa，3p=2104016Pa，4p=3113754Pa，outp=4173842Pa。由數(shù)據(jù)分析可知：泵首級葉輪進口壓力比泵吸入室進口壓力低，這是由于液流在環(huán)形吸入室中造成的水力損失。各級進出口壓差分別為：1p=966526.7Pa，2p=810230Pa，3p=843600Pa，4p=808050Pa，由各級壓差數(shù)據(jù)可以看出來，首級葉輪的進出口壓力差大于次級壓力差，且次級壓力差值基本相等，這是因為葉輪的直徑大小與葉輪對液流做功的大小成正相關(guān)，而首級葉輪外徑大于次級葉輪外徑1234(DDDD)，由于液流經(jīng)過壓出室時會出現(xiàn)水力損失，因此從數(shù)據(jù)可以看出末級進出壓力差要比中間兩級的進出口壓力差稍校圖3.2多級離心泵軸面靜壓分布圖（Pa）3.3.2不同流量下多級離心泵首級葉輪流線分布圖3.3能更加直觀的觀察多級離心泵內(nèi)部液流流動的方向和流動趨勢。在設(shè)計工況下首級葉輪流?

漩渦，導(dǎo)葉的流道均未出現(xiàn)明顯的漩渦，說明動葉流道中液流的流動趨于紊亂，且越偏離設(shè)計流量工況，動靜導(dǎo)葉流動的紊亂程度逐漸增大。當(dāng)Q/Qopt=1.1時，如圖d)所示，首級葉輪和導(dǎo)葉中間截面的流線方向與流道結(jié)構(gòu)基本一致。另一方面，在首級葉輪流道、首級導(dǎo)葉流道區(qū)域均出現(xiàn)較少漩渦，如葉輪的兩個流道出現(xiàn)旋渦。在一定程度上說明在設(shè)計工況附近，多級泵葉輪、導(dǎo)葉區(qū)域的內(nèi)部流動狀況較穩(wěn)定。另外，多級泵首級葉輪中間截面的整體速度隨流量的增大而逐漸增大。a)Q/Qopt=0.7b)Q/Qopt=0.9c)Q/Qopt=1.0d)Q/Qopt=1.1圖3.3多級泵首級葉輪中間截面流線分布3.3.3不同流量下多級離心泵首級葉輪靜壓分布圖3.4能夠更加直觀的觀察多級泵首級葉輪及導(dǎo)葉內(nèi)部靜壓及壓力梯度變化。由下圖可知，整體上多級泵首級葉輪中間截面的靜壓梯度隨葉輪進口、葉輪流道、導(dǎo)葉流道的方向越來越大，這是因為葉輪的旋轉(zhuǎn)帶動液流的轉(zhuǎn)動使其獲得動能，這是機械能轉(zhuǎn)化為動能的過程，隨著液流的流動從葉輪出口到徑向?qū)~流道，部分液流動能轉(zhuǎn)化為壓力能，因此首級葉輪中截面通過旋轉(zhuǎn)中心沿葉輪流道徑向遞增分布靜壓值。在葉輪的五個流道內(nèi)，靜壓梯度沿徑向的擴大分布明顯且較均勻，而在首級葉輪出口與導(dǎo)葉進口之間的區(qū)域及導(dǎo)葉流道內(nèi)的靜壓梯度較不穩(wěn)定。這是因為液流從首級葉輪出口流出后碰撞到首級導(dǎo)葉，因此在靜止的導(dǎo)葉進口區(qū)域發(fā)生漩渦的破裂、移動、重組等不穩(wěn)定流動現(xiàn)象。并且在各首級導(dǎo)葉流道的進口區(qū)域，靜壓分布較一致，這說明此區(qū)域的液流狀態(tài)是非穩(wěn)定的三維湍流流動。由圖a)～d)可知，多級離心泵首級葉輪中截面的整體靜壓值隨著流量的增加而減校a)Q/Qopt=0.7b)Q/Qopt=0.9c)Q/Qopt=1.0d)Q/Qopt=1.1圖3.4多級泵首級葉輪中間截面靜壓分布

【參考文獻】：
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碩士論文
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[2]多級泵首級葉輪進水方式水力特性研究[D]. 耿鑫.華中科技大學(xué) 2009



本文編號：3520759