高比轉速軸流泵水力優(yōu)化設計.pdf

1、作為軸流泵裝置的核心部件，軸流泵的葉輪和導葉，是整個軸流泵過流裝置中重要的組成部分。也是實現(xiàn)能量轉換的重要組成，直接關系到水泵的性能。提高整個泵裝置的性能，基本都是從葉輪和導葉兩個方面入手。因此，研究葉輪的結構參數(shù)和導葉體的布置位置對水泵性能的影響具有現(xiàn)實的指導意義。
　　 不同的參數(shù)設置方案對軸流泵的性能有著不同的影響。故有必要從軸流泵的內(nèi)流場和外特性出發(fā)來分析和研究不同情況對泵的影響。本文采用了三維湍流數(shù)值模擬(CFD)作為

2、研究手段，針對高速軸流泵在三種不同參數(shù)下的方案進行了數(shù)值模擬和分析，并總結了一些規(guī)律。對研究高比轉速軸流泵的水力優(yōu)化設計有一定的參考價值。
　　 本文的主要工作有:
　　 1、結合AutoCAD與Pro/ENGINEER軟件對整個泵裝置進行三維實體造型，采用ICEM對進水管，出水管，彎管進行網(wǎng)格剖分，對葉輪和導葉體使用Turbo-Grid進行網(wǎng)格剖分;
　　 2、利用CFD軟件(ANSYSCFX12.0)，基于雷

3、諾時均Navier-Stockes方程和標準k-ε雙方程湍流模型，對三種不同情況下（不同葉片厚度，不同葉片數(shù)，不同導葉進口與葉輪出口平行間距）進行全通道數(shù)值模擬，捕捉葉輪內(nèi)速度分布、靜壓分布等重要流動參數(shù)，并進行對比分析;
　　 3、通過CFX-Post后處理得到如下結論:
　　 (1)對不同葉片厚度的數(shù)值模擬計算分析之后可知，當流量較小時，葉片厚度的變換，不會引起較大的變化，其揚程，功率和效率基本都是重合的;而在設計流

4、量左右，葉片厚度減小，相同流量下?lián)P程趨勢會有所改變，其趨勢接近于在同一流量下，伴隨厚度的增加，其揚程，功率都會下降，在效率方面，可以明顯的看出，雖然有類似于上面的趨勢，但是某些點還是發(fā)生了重疊的現(xiàn)象;大流量時，其揚程，功率和效率基本沒有太大變化。
　　 (2)對不同葉片數(shù)的數(shù)值模擬計算分析后可知，相對于三片葉片而言，四片在小流量情況下?lián)P程和效率都相對較高;而在大流量情況下，兩者基本重合。并且在馬鞍區(qū)右側部分有上移的現(xiàn)象。

5、　　 (3)對不同的導葉進口與葉輪出口的平行間距S進行數(shù)值模擬分析后可知，當S的數(shù)值取值比較小時（在0.05D～0.1D之間），在設計流量下，出口速度環(huán)量分布及靜壓分布相對均勻，對整個泵裝置的性能提高有一定的提升。超出0.1D之后，出口速度環(huán)量分布及靜壓分布都不十分理想，S的改變對于整個泵裝置性能的改變沒有太大的影響。可見S的改變，在一定的范圍內(nèi)對泵裝置的性能還是有影響的。單純的靠改變間距S來提高泵段的整體性能還是有一定局限的，要根據(jù)