多級離心泵的優(yōu)化設(shè)計及軸向力研究.pdf

1、多級離心泵多用于高揚程、大流量的場合，由于它以上的特點它所消耗的功率也是很大的。多級泵主要用于排灌、石油工業(yè)、造船工業(yè)、建筑工業(yè)等大型的工程項目。隨著國民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，自然環(huán)境的惡化和水資源的短缺，各行各業(yè)為了降低成本和提高競爭力，對多級泵的性能要求越來越高。由于多級離心泵用量大，應(yīng)用廣泛，能耗高，近年來一直是節(jié)能的主要對象。多級離心泵的結(jié)構(gòu)是十分復(fù)雜的，在設(shè)計時需要兼顧各個方面對性能的影響。例如，與泵內(nèi)部流場相關(guān)的水力參數(shù)及熱力學(xué)參

2、數(shù);多級離心泵各個部分的形狀和大小的幾何參數(shù);兩級葉輪之間的過渡流道等。選擇合理的參數(shù)配合，需要反復(fù)不斷地設(shè)計，十分困難。本文通過總結(jié)多級離心泵的發(fā)展及研究現(xiàn)狀，對多級泵的設(shè)計方法、內(nèi)部流場、優(yōu)化設(shè)計和軸向力平衡進(jìn)行較為系統(tǒng)的分析，主要內(nèi)容和結(jié)論如下:
　　1.通過對離心泵的國內(nèi)外研究與發(fā)展現(xiàn)狀的歸納，得出當(dāng)前需要解決的問題，明確了基本技術(shù)路線。
　　2.根據(jù)設(shè)計參數(shù)確定多級離心泵的整體結(jié)構(gòu)。葉輪和導(dǎo)葉的主要結(jié)構(gòu)參數(shù)，用速度

3、系數(shù)法設(shè)計。
　　3.運用Pro/E軟件，對葉輪和導(dǎo)葉進(jìn)行建模;利用非結(jié)構(gòu)網(wǎng)格技術(shù)進(jìn)行網(wǎng)格劃分;借助CFX軟件，采用數(shù)值計算的方法分析多級離心泵在設(shè)計工況下的內(nèi)部流動狀況。
　　4.分析葉輪和導(dǎo)葉內(nèi)的流動狀況，結(jié)果顯示:葉輪進(jìn)口處流動比較穩(wěn)定。隨著葉輪的旋轉(zhuǎn)，將能量傳遞給葉輪內(nèi)的流體，葉輪內(nèi)流體的速度和靜壓分布均為沿徑向漸漸增加。在正導(dǎo)葉進(jìn)口處壓力波動最大，這是由于流體在離開葉輪進(jìn)入導(dǎo)葉的過程中發(fā)生激烈的碰撞所造成的。流體進(jìn)

4、入正導(dǎo)葉后，流體的速度能逐漸轉(zhuǎn)化成壓力能，在擴(kuò)散段尤其明顯。經(jīng)過擴(kuò)散段的增壓，流體在正導(dǎo)葉出口處壓力值增加到最高。流體在進(jìn)入反導(dǎo)葉前，在環(huán)形空間內(nèi)湍動能梯度變化明顯。說明該處能量損失大，導(dǎo)葉有待于進(jìn)一步改進(jìn)。經(jīng)模擬結(jié)果顯示，該泵整體效率為61.9％，效率偏低。其中葉輪效率為91.2％，導(dǎo)葉效率為67.9％，因此下面著重對導(dǎo)葉進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計。
　　5.針對徑向?qū)~的不足之處，綜合考慮效率和制造成本，本文選擇帶有正導(dǎo)葉的流道式導(dǎo)葉來取代