基于PIV技術(shù)的低比速離心泵葉輪內(nèi)部流動(dòng)的實(shí)驗(yàn)研究.pdf

1、離心泵作為流體輸送的關(guān)鍵動(dòng)力設(shè)備，除了具備優(yōu)越的水力性能指標(biāo)，更重要的是在運(yùn)行過程必須具有很好的可靠性。提高工作穩(wěn)定性和可靠性是決定離心泵能否使用的前提性問題，而離心泵內(nèi)非定常流動(dòng)是決定泵運(yùn)行穩(wěn)定性的重要因素。雖然國內(nèi)外對(duì)泵內(nèi)非定常流動(dòng)的研究較多，對(duì)水泵等旋轉(zhuǎn)機(jī)械內(nèi)部流動(dòng)結(jié)構(gòu)及流動(dòng)規(guī)律有了一定的了解，但離心泵的內(nèi)部流動(dòng)較為復(fù)雜，許多流動(dòng)現(xiàn)象的產(chǎn)生機(jī)理及其對(duì)內(nèi)外特性的影響缺乏深層次的了解。因此，為了更好地探索離心泵內(nèi)部流動(dòng)現(xiàn)象對(duì)內(nèi)部流場和

2、外特性的影響，本文通過PIV技術(shù)對(duì)低比轉(zhuǎn)速離心泵徑向葉輪的內(nèi)部流動(dòng)進(jìn)行了研究。
　　本文的主要工作和研究結(jié)果如下:
　　(1)對(duì)離心泵的PIV測試技術(shù)、內(nèi)部流動(dòng)和駝峰現(xiàn)象的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀進(jìn)行了總結(jié)。
　　(2)設(shè)計(jì)搭建了一套離心葉輪全流道PIV實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，并且對(duì)實(shí)驗(yàn)泵進(jìn)行了轉(zhuǎn)速為1000r/min的內(nèi)、外特性實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:實(shí)驗(yàn)泵在0.5倍的最佳工況點(diǎn)(0.5Qd)時(shí)，出現(xiàn)駝峰現(xiàn)象。
　　(3)在0.1Q

3、d～1.2Qd之間選取12個(gè)工況點(diǎn)，通過PIV技術(shù)對(duì)實(shí)驗(yàn)泵葉輪流道內(nèi)的流場進(jìn)行研究，探索實(shí)驗(yàn)泵葉輪流道內(nèi)不穩(wěn)定流動(dòng)結(jié)構(gòu)的發(fā)生和發(fā)展過程。結(jié)果表明:在0.75Qd時(shí)，不穩(wěn)定流動(dòng)現(xiàn)象開始出現(xiàn);在0.6Qd工況時(shí)，流道1內(nèi)出現(xiàn)兩個(gè)分離渦。隨著流量的逐漸減小，吸力面?zhèn)葴u往流道進(jìn)口和流道中間運(yùn)動(dòng)，壓力面?zhèn)葴u往流道出口運(yùn)動(dòng)。
　　(4)通過提取流道1內(nèi)五條流線上的絕對(duì)速度圓周分量和絕對(duì)速度徑向分量，分析不穩(wěn)定流動(dòng)與流道內(nèi)絕對(duì)速度的關(guān)系。結(jié)果表

4、明:絕對(duì)速度圓周分量隨流道半徑的增加先增大后減小，在不同工況下的變化趨勢相似，且大小與流量成反比。絕對(duì)速度徑向分量隨流道半徑增加的變化較復(fù)雜，且大小與流量成正比。
　　(5)在不同工況下，對(duì)流道1內(nèi)的內(nèi)圓弧(r/R=0.6)和外圓弧(r/R=0.8)的相對(duì)速度進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究，結(jié)果表明:隨著流量的不斷減小，尾跡區(qū)域逐漸增大，且尾跡強(qiáng)度隨流道半徑的增大而增強(qiáng)。
　　(6)在實(shí)驗(yàn)泵葉輪流道1出口等距選取三點(diǎn)，對(duì)三點(diǎn)的無量綱絕對(duì)速度圓