液下雙吸泵裝置內(nèi)部流動及脈動特性研究.pdf

1、雙吸泵具有流量大，揚程高的特點，被廣泛應(yīng)用于國民經(jīng)濟(jì)的各個重要領(lǐng)域。雙吸泵內(nèi)部流動復(fù)雜，運行工況對雙吸泵的性能有較大的影響。雙吸泵葉輪結(jié)構(gòu)特殊，很難用實驗方法測量其流場。本文采用計算流體動力學(xué)技術(shù)分析雙吸泵裝置的內(nèi)部流場及外特性。同時，雙吸泵流場中的非定常壓力脈動是引起雙吸泵振動的主要原因之一，但采用實驗方法對壓力脈動進(jìn)行測量時，由于設(shè)備的局限性，僅能測得靜止壁面附近的信息。用非定常數(shù)值模擬也是探究雙吸泵內(nèi)部壓力脈動的有效手段。

2、　　本文主要研究工作如下:
　　(1)對一結(jié)構(gòu)特殊的液下雙吸泵裝置進(jìn)行研究，采用速度系數(shù)法進(jìn)行雙吸泵過流部件水力設(shè)計，運用三維建模軟件Pro/E進(jìn)行三維建模和幾何優(yōu)化，獲得雙吸泵的三維模型。
　　(2)采用三維湍流數(shù)值模擬作為主要研究手段，對雙吸泵進(jìn)行全流道流動模擬，探究泵內(nèi)定常與非定常流動特征。采用標(biāo)準(zhǔn)k～ε模型對雙吸泵裝置不同流量工況進(jìn)行定常數(shù)值模擬，得到雙吸泵裝置內(nèi)的速度和壓力特性，并對計算結(jié)果進(jìn)行分析，得出在此特殊結(jié)

3、構(gòu)下雙吸泵的裝置性能。對雙吸泵內(nèi)部流場進(jìn)行非定常計算，在雙吸泵內(nèi)部關(guān)鍵部位設(shè)置壓力脈動監(jiān)測點，觀測不同工況下雙吸泵的壓力脈動情況，并對不同工況下的壓力脈動進(jìn)行系統(tǒng)分析。
　　(3)在對雙吸泵的內(nèi)部流場進(jìn)行定常計算的基礎(chǔ)上采用Mixture空化模型，采取壓力進(jìn)口、速度出口邊界條件，探討雙吸泵的空化性能。
　　(4)對雙吸泵進(jìn)行徑向力數(shù)值計算，分析不同工況下葉輪與蝸殼所受徑向力以及徑向力隨葉輪旋轉(zhuǎn)的變化規(guī)律。
　　基于以上

4、工作，得出以下結(jié)論:
　　(1)通過泵設(shè)計理論和經(jīng)驗公式，結(jié)合流動分析，獲得了液下雙吸泵裝置。
　　(2)得出整個裝置的外特性，揭示了泵外腔體內(nèi)的復(fù)雜流動結(jié)構(gòu)，隨流量的不同，腔體內(nèi)同一位置的流動結(jié)構(gòu)形態(tài)不同，且流動結(jié)構(gòu)明顯與壁面形狀相關(guān);流動結(jié)構(gòu)是造成裝置效率低、能量損失、受力不均的重要因素。
　　(3)葉輪內(nèi)靜壓自進(jìn)口至出口逐漸增大。葉輪與蝸殼間間隙較大，引起的局部流動自由度高，流場不均勻性強，同時，葉輪內(nèi)各流道內(nèi)的

5、速度分布不均勻性強，流道間差異明顯，尤其靠近隔舌附近流道內(nèi)壓力梯度密集，且在小流量工況下發(fā)生嚴(yán)重的回流現(xiàn)象。小流量工況下介質(zhì)流動紊亂，隨著流量的增加，介質(zhì)流動趨向規(guī)則。
　　(4)葉輪進(jìn)口與葉輪出口壓力脈動主要激勵頻率為葉頻，而在葉輪與蝸殼的動靜干涉區(qū)，由于葉輪與蝸殼間隙較大，葉頻不再是壓力脈動的主要激勵頻率。在隔舌區(qū)域，隨著流量的增大，壓力脈動幅值減小。
　　(5)雙吸泵裝置葉輪與隔舌間隙較大，葉輪周圍流體流動對葉輪徑向力