中低比轉(zhuǎn)速離心泵多工況水力設計.pdf

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

2、點有:
　　 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4種Ts高效離心泵存在的問題進行分析，結(jié)合加大流量設計法與無過載設計方法，得到多個葉輪設計方案。通過增加葉輪出口寬度實現(xiàn)加大流量設計法，并通過減小出口安放角減小葉輪流道擴散率，并防止電機在大流量工況點過載。運用公式，計算出各個工況點的性能，與原型泵性能進行比較，選出在各個工況點揚程、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，對絕大部分計算域進行結(jié)構(gòu)網(wǎng)格劃分。通過對網(wǎng)格質(zhì)量進行驗證，證明結(jié)構(gòu)網(wǎng)格的質(zhì)量滿足數(shù)值模擬的要求。通過對湍流模型和壁面函數(shù)的比較，選取適當?shù)耐牧髂Ｐ团c壁面函數(shù)。
　　 3.通過數(shù)值模擬，得到各設計方案的內(nèi)流場分布，通過分析葉輪內(nèi)部的壓力、湍動能、速度場分布，對葉輪性能進行分析，選取最優(yōu)方案，發(fā)現(xiàn)揚程、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)部流動更加穩(wěn)定。
　　 (1)Ts-65-40-125型

4、離心泵使用本文方法進行多工況設計后，揚程最高提高了約5m，效率滿足設計要求，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行多工況設計后，設計點揚程較原模型對應工況點揚程提高了約3m，在所有工況點揚程高于設計參數(shù)，效率滿足設計要求，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行多工況設計后，大流量區(qū)泵揚程較原型有了較大的提高

5、，設計點揚程較原模型對應工況點揚程提高了約10m，效率滿足設計要求，改進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行多工況設計后，所有設計流量點的揚程都高于設計值，效率滿足設計要求，改進后的離心泵具有良好的功率特性。
　　 4.研究表明，對于中比轉(zhuǎn)速離心泵，應更加偏重于采用加大流量設計法進行設計，而對于低比轉(zhuǎn)速離心泵，則應結(jié)合加大流量設計法與無過載設計方法，通過增加出口寬度