離心泵泵腔流道液體泄漏特性研究.pdf

1、本課題的研究是在國家自然科學基金（51269010）和浙江省自然科學基金(LY12E09002)的資助下進行的。泵作為全球范圍內應用最廣泛的流體機械，在國民經濟中起著十分重要的作用。泵腔流道液體泄漏量對泵的容積效率、輪阻損失和泵腔內液體壓力分布及軸向力的計算具有較大的影響。常規(guī)離心泵很難直接測試泵腔內液體壓力分布和泄漏量，泵腔內液體流動特性的研究并不完善，準確計算泵腔流道液體泄漏量已是泵行業(yè)的難題。
　　為了研究泵腔流道液體泄漏量

2、對離心泵性能的影響以及泄漏量的計算方法，本文采用理論分析、實驗研究與數(shù)值計算相結合的方法，將泵腔流道作為一個整體進行研究。本文的主要研究內容和創(chuàng)新性有：
　　1.針對離心泵泵腔流道間隙的變化對其流道內液體泄漏產生影響的這一普遍性問題，本文將泵腔流道作為一個整體，為探尋較精確的泵腔流道泄漏量測量方法及其計算表達式進行了深入研究。主要研究泵腔流道間隙（即后泵腔軸向間隙與密封環(huán)間隙）的變化對泵腔流道內液體泄漏量的影響關系、影響規(guī)律以及影

3、響程度。研究結果表明：泵腔流道間隙對泵腔流道液體泄漏量有較大影響，在泵的結構不變情況下，只減少泵腔軸向間隙或密封環(huán)間隙就能有效地減少泄漏量，提高泵容積效率。
　　2.搭建了試驗臺，設計專門的泵腔流道液體泄漏量測試裝置，實現(xiàn)離心泵在不同后泵腔軸向間隙下穩(wěn)定工作時，對泵腔流道進出口液體的壓力和泵腔流道液體泄漏量的同步測量。實驗結果表明：（1）隨著離心泵流量的增加泵腔流道液體泄漏量逐漸減??；（2）泵腔流道液體泄漏量隨著泵腔軸向間隙的增大

4、而增大；（3）泵腔流道液體泄漏量隨著密封環(huán)間隙的增大而增大?；诒们婚g隙液體泄漏量等于密封環(huán)間隙液體泄漏量，提出了泵腔流道液體泄漏量計算公式，為精確計算泵腔流道液體泄漏量提供了較符合實際的求解途徑。該研究結果可以為離心泵設計過程中泵腔軸向間隙取值問題提供參考。
　　3.為了使研究結果具有更普遍的意義，將實驗結果進行了無量綱分析。引入旋轉雷諾數(shù)、泄漏量系數(shù)、壓力系數(shù)、隙徑比等無量綱參數(shù)；給出了不同壓力系數(shù)下速度系數(shù)與隙徑比的試驗曲線

5、，以及速度系數(shù)的確定方法。為解決相似泵泵腔流道液體泄漏量的計算提供了理論與實驗的依據(jù)。
　　4.應用數(shù)值模擬手段，以實驗中的離心泵為研究對象，對離心泵的性能以及內部流動進行預測?；跀?shù)值模擬與實驗測量相結合的方法對不同工況下離心泵的內部流場結構進行對比分析，研究結果表明：（1）離心泵外特性模擬曲線與實驗曲線變化趨勢一致；（2）模擬效率略高于實測效率，一部分原因是由于數(shù)值計算時忽略了泵的機械損失造成的；（3）模擬曲線與實驗曲線非常接