中低比轉(zhuǎn)速離心泵多工況水力設(shè)計(jì).pdf

1、本文在國家杰出青年基金“離心泵基礎(chǔ)理論和節(jié)能關(guān)鍵技術(shù)研究(編號(hào)50825902)”與企業(yè)橫向課題“Ts系列高效離心泵項(xiàng)目”的資助下開展工作。
　　 離心泵內(nèi)部流動(dòng)狀態(tài)十分復(fù)雜，提高離心泵的性能，尤其是效率，是非常困難的。離心泵在實(shí)際運(yùn)行中，工況點(diǎn)經(jīng)常變動(dòng)，當(dāng)離心泵偏離設(shè)計(jì)工況點(diǎn)運(yùn)行時(shí)，其性能顯著降低，出現(xiàn)故障的機(jī)率也大大增加。本文通過理論分析、數(shù)值模擬和試驗(yàn)研究，提出了一種中低比轉(zhuǎn)速離心泵的多工況設(shè)計(jì)方法。本文主要研究內(nèi)容及創(chuàng)新

2、點(diǎn)有:
　　 1.分析了國內(nèi)外中低比轉(zhuǎn)速離心泵研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢。對(duì)4種Ts高效離心泵存在的問題進(jìn)行分析，結(jié)合加大流量設(shè)計(jì)法與無過載設(shè)計(jì)方法，得到多個(gè)葉輪設(shè)計(jì)方案。通過增加葉輪出口寬度實(shí)現(xiàn)加大流量設(shè)計(jì)法，并通過減小出口安放角減小葉輪流道擴(kuò)散率，并防止電機(jī)在大流量工況點(diǎn)過載。運(yùn)用公式，計(jì)算出各個(gè)工況點(diǎn)的性能，與原型泵性能進(jìn)行比較，選出在各個(gè)工況點(diǎn)揚(yáng)程、效率的加權(quán)平均數(shù)最大的方案。
　　 2.提出離心泵結(jié)構(gòu)網(wǎng)格的劃分方法，并

3、且根據(jù)壁面函數(shù)的要求，對(duì)絕大部分計(jì)算域進(jìn)行結(jié)構(gòu)網(wǎng)格劃分。通過對(duì)網(wǎng)格質(zhì)量進(jìn)行驗(yàn)證，證明結(jié)構(gòu)網(wǎng)格的質(zhì)量滿足數(shù)值模擬的要求。通過對(duì)湍流模型和壁面函數(shù)的比較，選取適當(dāng)?shù)耐牧髂Ｐ团c壁面函數(shù)。
　　 3.通過數(shù)值模擬，得到各設(shè)計(jì)方案的內(nèi)流場分布，通過分析葉輪內(nèi)部的壓力、湍動(dòng)能、速度場分布，對(duì)葉輪性能進(jìn)行分析，選取最優(yōu)方案，發(fā)現(xiàn)揚(yáng)程、效率加權(quán)平均數(shù)最大的方案，內(nèi)流場分布更均勻，內(nèi)部流動(dòng)更加穩(wěn)定。
　　 (1)Ts-65-40-125型

4、離心泵使用本文方法進(jìn)行多工況設(shè)計(jì)后，揚(yáng)程最高提高了約5m，效率滿足設(shè)計(jì)要求，仍具有良好的功率特性。
　　 (2)Ts-125-100-200型離心泵使用本文方法進(jìn)行多工況設(shè)計(jì)后，設(shè)計(jì)點(diǎn)揚(yáng)程較原模型對(duì)應(yīng)工況點(diǎn)揚(yáng)程提高了約3m，在所有工況點(diǎn)揚(yáng)程高于設(shè)計(jì)參數(shù)，效率滿足設(shè)計(jì)要求，離心泵的功率曲線具有十分明顯的無過載特性。
　　 (3)Ts-65-32-250型離心泵使用本文方法進(jìn)行多工況設(shè)計(jì)后，大流量區(qū)泵揚(yáng)程較原型有了較大的提高

5、，設(shè)計(jì)點(diǎn)揚(yáng)程較原模型對(duì)應(yīng)工況點(diǎn)揚(yáng)程提高了約10m，效率滿足設(shè)計(jì)要求，改進(jìn)后的泵仍然具有良好的功率特性。
　　 (4)Ts-65-40-250型離心泵使用本文方法進(jìn)行多工況設(shè)計(jì)后，所有設(shè)計(jì)流量點(diǎn)的揚(yáng)程都高于設(shè)計(jì)值，效率滿足設(shè)計(jì)要求，改進(jìn)后的離心泵具有良好的功率特性。
　　 4.研究表明，對(duì)于中比轉(zhuǎn)速離心泵，應(yīng)更加偏重于采用加大流量設(shè)計(jì)法進(jìn)行設(shè)計(jì)，而對(duì)于低比轉(zhuǎn)速離心泵，則應(yīng)結(jié)合加大流量設(shè)計(jì)法與無過載設(shè)計(jì)方法，通過增加出口寬度