口環(huán)間隙變化對離心泵性能影響的數(shù)值模擬研究.pdf

1、隨著計算機科學(xué)及流體力學(xué)理論的發(fā)展，CFD技術(shù)已經(jīng)廣泛應(yīng)于用離心泵性能預(yù)測與內(nèi)部流動研究。但目前在進行離心泵性能預(yù)測時，往往采用簡化的模型，忽略了口環(huán)間隙及泵腔對離心泵性能的影響，這樣就造成了預(yù)測結(jié)果的誤差。實際上，水泵中的泄漏是不可避免的，而且口環(huán)間隙作為一種非接觸式密封形式，可以保持較小的泄漏損失，對研究離心泵的容積損失及內(nèi)部流動結(jié)構(gòu)有著十分重要的意義。
　　 本文以一臺單級單吸懸臂離心油泵為主要模型，該原型泵包含平衡孔。首

2、先利用CFD技術(shù)對整體流道模型和簡化模型進行三維流場數(shù)值模擬，預(yù)測了兩種模型的的性能曲線，并與試驗曲線進行對比，驗證離心泵整體模型的數(shù)值模擬計算與試驗數(shù)據(jù)更為貼近，為后期研究口環(huán)間隙中流動對離心泵性能的影響奠定基礎(chǔ)。之后本文基于CFD的數(shù)值模擬方法，通過建立不同口環(huán)間隙的離心泵實體模型對性能進行詳盡的分析，對比前、后口環(huán)間隙大小的變化對離心泵外特性及內(nèi)部流動情況的影響。通過數(shù)值模擬結(jié)果的分析，初步探討了口環(huán)間隙變化后，泵腔內(nèi)液體流動的情

3、況；文中還通過對比不同口環(huán)間隙的泄漏量隨流量的變化，分析口環(huán)間隙改變后口環(huán)間隙進出口壓差、泄漏量、流量變化的關(guān)系；以及分析葉輪蓋板的壓力變化情況，并計算不同口環(huán)間隙的離心泵的軸向力及徑向力。在進行了上述研究后，得到以下結(jié)論：
　　 1)整體模型的數(shù)值模擬預(yù)測的離心泵性能曲線與試驗曲線趨勢相近，簡化模型對比試驗曲線的誤差較大，證明整體模型數(shù)值模擬結(jié)果的可靠性。同時對整體模型內(nèi)部流動進行分析，發(fā)現(xiàn)原型泵水力設(shè)計存在一定問題。

4、　　 2)對加大口環(huán)間隙的模型進行數(shù)值模擬后，所得的設(shè)計工況參數(shù)均發(fā)生變化，且水泵的性能明顯差于原型泵。
　　 3)口環(huán)間隙值的改變，影響泵腔內(nèi)液體的壓力及速度分布。
　　 4)口環(huán)間隙內(nèi)泄漏量的改變與間隙值的大小有直接關(guān)系，且泄漏量的大小影響了軸向力的變化，但對徑向力影響不大。
　　 因此，離心泵在進行建模及數(shù)值計算時須考慮口環(huán)間隙，口環(huán)間隙中的流動非常復(fù)雜且影響離心泵的性能及內(nèi)部流動情況。本文研究結(jié)果為口環(huán)