斜流式離心葉輪的軸向力研究.pdf

1、在多級(jí)泵的應(yīng)用過(guò)程中,軸向力平衡的好壞是影響泵可靠運(yùn)轉(zhuǎn)的關(guān)鍵因素之一,因此,軸向力一直都是多級(jí)泵領(lǐng)域的重點(diǎn)研究對(duì)象。計(jì)算軸向力的方法多種多樣,不同的經(jīng)驗(yàn)公式所算出來(lái)的軸向力大小相差很大,因此,找出一個(gè)對(duì)泵軸向力精確計(jì)算的方法是泵設(shè)計(jì)計(jì)算的難點(diǎn)和重點(diǎn)。關(guān)于徑流式離心泵的軸向水推力,其計(jì)算方法已眾所周知,對(duì)其的研究也十分廣泛。但是關(guān)于斜流式離心葉輪的軸向水推力,國(guó)內(nèi)外所進(jìn)行的研究還很少。國(guó)外也有求取混流泵軸向水推力的一些計(jì)算公式,雖然是在大

2、量試驗(yàn)的基礎(chǔ)上總結(jié)得到經(jīng)驗(yàn)系數(shù),推導(dǎo)出的軸向力計(jì)算公式,但是這些經(jīng)驗(yàn)系數(shù)是在特定結(jié)構(gòu)中試驗(yàn)得出的,若結(jié)構(gòu)改變,就有可能不再適用,不具普遍性。本文將針對(duì)某新型深井離心泵試驗(yàn)測(cè)量的結(jié)果,探究出較為準(zhǔn)確的斜流式離心泵葉輪軸向力預(yù)測(cè)方法。除此之外,本文通過(guò)改變?nèi)~輪的自身結(jié)構(gòu)來(lái)平衡部分軸向力,達(dá)到減小軸向力減輕磨損的目的,同時(shí)我們還要不犧牲泵的效率。本文的主要研究?jī)?nèi)容有:
　　 1.介紹了軸向力產(chǎn)生的因?yàn)?。常用的軸向力研究方法以及軸向力平

3、衡方法,總結(jié)了平衡裝置的研究現(xiàn)狀,分析了口環(huán)間隙對(duì)軸向力及泵性能的影響研究現(xiàn)狀。
　　 2.對(duì)采用斜流式離心葉輪的新型深井離心泵關(guān)鍵的數(shù)值模擬設(shè)置方法進(jìn)行研究,分別在不同的湍流模型、不同的流場(chǎng)計(jì)算方法下進(jìn)行了數(shù)值模擬,選擇出了適合斜流式離心葉輪數(shù)值模擬的設(shè)置方法。列舉了三種現(xiàn)有的斜流式離心葉輪軸向力計(jì)算公式,對(duì)一臺(tái)自主設(shè)計(jì)的新型深井離心泵進(jìn)行軸向力的公式迭代計(jì)算、數(shù)值模擬和試驗(yàn)測(cè)量。通過(guò)分析和比對(duì)找出較為準(zhǔn)確的斜流式離心葉輪軸向

4、力計(jì)算公式,試驗(yàn)測(cè)量結(jié)果與數(shù)值計(jì)算結(jié)果的變化趨勢(shì)基本吻合,試驗(yàn)結(jié)果驗(yàn)證了額定工況點(diǎn)數(shù)值模擬的準(zhǔn)確性。
　　 3.為了探究軸向力與口環(huán)間隙之間的關(guān)系,以計(jì)算流體力學(xué)為基礎(chǔ),對(duì)某新型深井離心泵的模型泵在三種不同口環(huán)間隙下進(jìn)行全流場(chǎng)的數(shù)值模擬,并對(duì)其額定工況下的結(jié)果做了進(jìn)一步理論分析。結(jié)果表明,口環(huán)間隙的變化影響葉輪蓋板上的靜壓分布,從而導(dǎo)致軸向力的大小改變。同時(shí),導(dǎo)致泵腔內(nèi)液體角速度變化,以及液體圓周角速度修正系數(shù)的改變,傳統(tǒng)軸向力

5、計(jì)算公式計(jì)算受限制。因此,對(duì)于某一確定口環(huán)間隙,利用數(shù)值模擬預(yù)測(cè)葉輪所受軸向力是比較方便且準(zhǔn)確的方法。
　　 4.減小后蓋板直徑可以平衡部分軸向力,在前蓋板直徑以及其它的一些參數(shù)已定的情況下,利用單因素優(yōu)選法結(jié)合數(shù)值模擬,分析葉輪后蓋板直徑對(duì)葉輪效率及軸向力的影響,在不犧牲水力效率的前提下,對(duì)后蓋板直徑進(jìn)行優(yōu)選。結(jié)合優(yōu)選過(guò)程,對(duì)多組不同后蓋板直徑的葉輪進(jìn)行了樣機(jī)的加工制造和外特性及軸向力試驗(yàn),驗(yàn)證了數(shù)值模擬所得最優(yōu)方案的準(zhǔn)確性。