高比轉(zhuǎn)速自吸離心泵數(shù)值模擬與優(yōu)化設(shè)計(jì).pdf

1、本課題屬于國(guó)家高技術(shù)研究發(fā)展計(jì)劃（863計(jì)劃）“精確噴灌技術(shù)與產(chǎn)品”，所屬項(xiàng)目為農(nóng)業(yè)高效用水精量控制技術(shù)與產(chǎn)品（課題編號(hào)：2011AA100506）的研究?jī)?nèi)容之一。
　　高比轉(zhuǎn)速自吸離心泵采用柴油機(jī)驅(qū)動(dòng)，空氣壓縮機(jī)與泵軸聯(lián)動(dòng)的工作方式，泵機(jī)組啟動(dòng)前不需向泵體內(nèi)灌水，泵可快速正常運(yùn)轉(zhuǎn)的結(jié)構(gòu)形式，保證了高比轉(zhuǎn)速自吸離心泵高效、快速的自吸性能。泵機(jī)組用于干旱輸水、河流排污、山洪排澇和市政建設(shè)等場(chǎng)所。本課題主要的研究工作和創(chuàng)新點(diǎn)如下：

2、r>　?。?）泵的水力設(shè)計(jì)。對(duì)該高比轉(zhuǎn)速自吸離心泵的葉輪和壓水室進(jìn)行水力設(shè)計(jì)，詳細(xì)闡述各個(gè)過(guò)流部件的設(shè)計(jì)過(guò)程和設(shè)計(jì)結(jié)果，并繪制水力圖。
　?。?）泵機(jī)組的自吸結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)一種自吸排氣結(jié)構(gòu)，以保證泵能夠高效地完成自吸。該結(jié)構(gòu)主要的機(jī)理是通過(guò)壓縮機(jī)壓縮空氣使得泵腔內(nèi)形成負(fù)壓，氣液分離室止回閥開啟，壓縮空氣與泵腔內(nèi)氣體不斷混合，并由噴嘴排出，直至進(jìn)口管路氣體被抽干，泵開始正常工作。
　?。?）泵內(nèi)部流場(chǎng)的數(shù)值模擬。運(yùn)用 CFD軟

3、件對(duì)泵進(jìn)行全流場(chǎng)的數(shù)值模擬，分析高比轉(zhuǎn)速自吸離心泵在0.4Q、0.6Q、0.8Q、1.0Q、1.2Q工況點(diǎn)下運(yùn)行時(shí)內(nèi)部流態(tài)分布。計(jì)算各個(gè)工況點(diǎn)的揚(yáng)程、效率及軸功率，預(yù)測(cè)高比轉(zhuǎn)速自吸離心泵水力性能，在額定設(shè)計(jì)工況點(diǎn)揚(yáng)程的模擬計(jì)算值為H=45.98m，效率的模擬值為η=73.15％,滿足設(shè)計(jì)要求；模擬研究葉片厚度對(duì)泵性能的影響，葉片厚度最厚處置于葉片出口2/3處時(shí)，泵的性能最優(yōu)。
　?。?）泵空化現(xiàn)象的研究與性能預(yù)測(cè)。以高比轉(zhuǎn)速自吸離

4、心泵液相數(shù)值計(jì)算結(jié)果為初值，載入空化模型，模擬該泵的空化現(xiàn)象，分析高比轉(zhuǎn)速自吸離心泵在不同工況下出現(xiàn)空化現(xiàn)象時(shí)的內(nèi)部流態(tài)，預(yù)測(cè)其空化性能。泵的裝置空化余量NPSHa越低，泵腔內(nèi)空泡生成率越高，空泡在葉片背面進(jìn)口邊開始生成，并且不斷向泵的出口邊延伸，泵的空化性能隨流量的增大而變差，泵在設(shè)計(jì)工況下預(yù)測(cè)得到的必需空化余量NPSHr=5.08m。
　?。?）泵的試驗(yàn)研究。對(duì)高比轉(zhuǎn)速自吸離心泵進(jìn)行外特性試驗(yàn)研究，在設(shè)計(jì)工況點(diǎn)，流量Q=502