外混式噴灌自吸泵自吸過程內(nèi)部流動的研究.pdf

1、本課題屬國家高新技術(shù)研究發(fā)展(863計劃)項目“變量噴灑低能耗輕小型噴灌機組”(項目編號:2006AA100211)課題研究內(nèi)容之一。
　　 噴灌自吸泵是節(jié)水噴灌系統(tǒng)的重要設備。外混式噴灌自吸泵因其運行可靠,自吸時間短,廣受用戶歡迎。噴灌自吸泵除了一般的性能要求,如流量、揚程、效率等要求外,自吸性能,如自吸時間和自吸高度,也是噴灌自吸泵的重要考核指標。但噴灌泵的自吸過程十分復雜,目前還沒有形成完整的自吸泵內(nèi)部流動機理。本文通過對

2、外混式噴灌自吸泵內(nèi)部流場特別是自吸瞬時流場進行理論分析、數(shù)值計算及試驗研究,提出通過研究自吸瞬時流動的方法,研究噴灌自吸泵自吸機理。本文主要研究工作和研究成果如下:
　　 1.對65ZB-40型外混式噴灌自吸泵三維模型進行定常和簡化的自吸過程氣液兩相流準瞬態(tài)數(shù)值模擬,研究外混式噴灌自吸泵正常運行時泵葉輪及蝸殼各斷面的壓力及速度變化。比較了泵內(nèi)兩相流場的靜壓分布與單液相流場時的靜壓分布以及不同含氣率時葉輪內(nèi)氣相與液相的相對速度分布

3、情況。同時,對含氣率的分布情況也進行了分析。
　　 2.對噴灌自吸泵進行了泵水力性能試驗,測試了泵正常運行時的性能參數(shù)并繪制了泵性能曲線,對試驗與模擬得到的效率值和揚程值進行了一一對比,并對兩者的差異進行了詳細的分析。對噴灌自吸泵進行了自吸性能試驗,測試了泵在規(guī)定自吸高度下的自吸時間,繪制了泵自吸性能曲線,分析了泵的自吸性能。試驗分析結(jié)果表明,試驗用泵的水力性能及自吸性能均符合設計條件,數(shù)值模擬的結(jié)果能較好地反映泵內(nèi)部的流動情況

4、。
　　 3.建立噴灌泵自吸瞬時流動測試平臺,對噴灌自吸泵進行自吸瞬態(tài)過程的試驗研究。測量泵瞬時轉(zhuǎn)速、流量、揚程及功率隨時間的變化關(guān)系,測量噴灌泵自吸過程中監(jiān)測點的速度壓力分布,給出了流量、揚程、軸功率、輸出功率、瞬時轉(zhuǎn)速和效率隨時間的變化關(guān)系。擬合出了出口壓力變化方程式,為數(shù)值模擬分析提供邊界條件。試驗結(jié)果表明,在六個不同自吸高度條件下,各關(guān)鍵監(jiān)測點的壓力變化趨勢一致,泵進口及葉輪進口處真空度隨自吸安裝高度增加而增加。回流孔壓

5、力在自吸初期為負壓狀態(tài),但末期壓力迅速上升至出口壓力值附近,說明外混式自吸泵回流孔處為氣液混合的主要區(qū)域。
　　 4.建立了自吸過程瞬時流動數(shù)值模擬方法對噴灌自吸泵進行自吸過程的氣液兩相流動數(shù)值模擬。根據(jù)試驗所得泵出口壓力的變化規(guī)律,采用UDF功能設置出口壓力邊界條件。模擬結(jié)果顯示了自吸啟動過程中的瞬態(tài)變化,得到了泵自吸過程中內(nèi)部流場含氣率、壓力及速度的變化規(guī)律。分析了自吸過程中泵內(nèi)部瞬時流動結(jié)構(gòu)和演化過程及其與外部瞬態(tài)特性的關(guān)