【摘要】：低比轉(zhuǎn)速多級(jí)離心泵是一種應(yīng)用廣泛需求較大的流體機(jī)械,它在工業(yè)生產(chǎn)以及生活方面發(fā)揮著巨大的作用,但這種泵的效率普遍較低且能耗嚴(yán)重。伴隨廣大用戶使用要求的進(jìn)一步提高,提高該類泵的性能則顯得尤為重要。而空化性能對(duì)于多級(jí)泵來說也是關(guān)乎其穩(wěn)定運(yùn)行的主要因素之一,且多級(jí)泵的汽蝕現(xiàn)象會(huì)造成水力性能的降低,過流部件的腐蝕以及振動(dòng)噪聲的產(chǎn)生等多種危害。研究表明在泵的進(jìn)口處易出現(xiàn)回流漩渦和空化空蝕,這嚴(yán)重影響多級(jí)泵的正常運(yùn)行,且低比轉(zhuǎn)速多級(jí)離心泵間隙較多,流動(dòng)復(fù)雜。到目前為止并未有太多針對(duì)多級(jí)泵間隙對(duì)其空化性能影響的研究,本文研究了低比轉(zhuǎn)速多級(jí)離心泵有無間隙下的空化性能,并對(duì)口環(huán)間隙大小與其空化性能之間的關(guān)系展開研究,這對(duì)了解間隙對(duì)低比轉(zhuǎn)速多級(jí)泵離心泵空化性能的影響具有重要意義。為了探究間隙對(duì)低比轉(zhuǎn)速多級(jí)離心泵空化流動(dòng)現(xiàn)象以及對(duì)空化性能的影響,本文在給定設(shè)計(jì)參數(shù)的前提下,對(duì)節(jié)段式多級(jí)泵各過流部件進(jìn)行設(shè)計(jì),并通過數(shù)值模擬進(jìn)行性能預(yù)測(cè)以及試驗(yàn)驗(yàn)證其可靠性。然后對(duì)其空化性能進(jìn)行分析,再結(jié)合實(shí)際情況增加間隙并與原模型對(duì)比分析空化特性。重點(diǎn)分析不同空化系數(shù)下間隙大小對(duì)多級(jí)泵空化性能的影響。主要研究?jī)?nèi)容和結(jié)論如下:1)結(jié)合給定參數(shù)確定多級(jí)泵的結(jié)構(gòu),設(shè)計(jì)葉輪、導(dǎo)葉以及吸水室,再建模裝配,劃分網(wǎng)格并進(jìn)行數(shù)值模擬。結(jié)果表明:隔舌區(qū)域流動(dòng)狀態(tài)不佳,但損失較小;首級(jí)和次級(jí)葉輪在靜壓上的分布規(guī)律相似。由于尺寸規(guī)格和葉片組合的差異,首級(jí)導(dǎo)葉和次級(jí)導(dǎo)葉的靜壓分布存在一定差異。2)搭建水泵開式試驗(yàn)臺(tái)展開試驗(yàn),并比對(duì)數(shù)值模擬與試驗(yàn)的數(shù)據(jù)。結(jié)果表明:模擬值普遍高于試驗(yàn)值,且效率、揚(yáng)程以及功率的誤差都在允許范圍之內(nèi),這就說明數(shù)值模擬是可靠的。3)對(duì)低比轉(zhuǎn)速多級(jí)離心泵進(jìn)行空化特性分析。結(jié)果表明:隨著空化系數(shù)的減小,靜壓從進(jìn)口到出口不斷擴(kuò)散降低,葉輪流道內(nèi)的空泡不斷增加,葉輪出口和導(dǎo)葉進(jìn)口處的速度降低,葉片做功能力變差,壓力值減小并且壓力分布和空化初生時(shí)基本相一致;隨著空化繼續(xù)發(fā)展,空化發(fā)生的區(qū)域面積越來越大,且湍流脈動(dòng)更劇烈,損失也更大;低于飽和壓力3574Pa的區(qū)域最先出現(xiàn)在葉片進(jìn)口的背面,這與上文分析相吻合。4)分別從外特性、空化性能曲線、空泡分布以及進(jìn)口壓力進(jìn)行分析。發(fā)現(xiàn)間隙的存在對(duì)多級(jí)泵的揚(yáng)程和效率均不利,隨著空化系數(shù)降低,揚(yáng)程系數(shù)先穩(wěn)定不變,再降低;在空化初期以及空化發(fā)展期,無間隙較有間隙模型空化性能更差;空化發(fā)展嚴(yán)重時(shí),無間隙下的空化性能則變優(yōu);空化系數(shù)較大時(shí),進(jìn)口處的壓力高,且空化性能較無間隙更好,隨著空化系數(shù)降低,兩者壓力差距縮小。空化嚴(yán)重惡化時(shí),漩渦的出現(xiàn)而致使進(jìn)口處局部壓力過低流速過快,進(jìn)口壓力更低,從而空化性能也更差;隨著空化系數(shù)的降低,觀察不同大小間隙下的空泡分布情況,在空化初期以及發(fā)展時(shí)期,口環(huán)間隙的存在對(duì)該泵首級(jí)葉輪空化性能有利;但空化嚴(yán)重惡化時(shí),則不利于空化性能�？诃h(huán)間隙越大,也相對(duì)越有利于空化性能,但不利于水力性能。
【學(xué)位授予單位】：江蘇大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：TH311
【圖文】：

圖 2.1 湍流數(shù)值模擬方法及相應(yīng)的湍流模型Fig. 2.1 Turbulence numerical simulation method and turbulence model大渦模擬法（LES）和直接數(shù)值模擬發(fā)（DNS）、雷諾時(shí)均模擬法（RAN當(dāng)屬目前最為主流的數(shù)值模擬方法[55]。在實(shí)際工程運(yùn)用里，如下四種模型型、RNG k-ε湍流模型以及標(biāo)準(zhǔn) k-ε湍流模型和 SST k-ω湍流模型在空化數(shù)值于主流的計(jì)算模型[56]。1) 標(biāo)準(zhǔn) k-ε 模型將湍動(dòng)耗散率ε以及湍動(dòng)能 k 作為標(biāo)準(zhǔn) k-ε 模型所使用的湍流模型，對(duì)計(jì)算長度以及速度的矢量進(jìn)行求解是這種湍流模型的特殊之處[57]。上述模型有較比如計(jì)算穩(wěn)定，效率較高以及模型簡(jiǎn)單等，因此它是使用較為廣泛的一種2) RNG k-ε 模型RNG k-ε 模型是在 k-ε 模型基礎(chǔ)上進(jìn)行了一定的修改，該模型是選用了特

環(huán)形吸水室

圖 3.2 徑向?qū)~Fig. 3.2 Radial guide vane示為徑向?qū)~。在這種結(jié)構(gòu)中，正導(dǎo)葉三角形缺口 HFG 的設(shè)液體的路徑為：正導(dǎo)葉→三角形缺口→環(huán)形空間→反導(dǎo)葉→反有如下幾個(gè)部位：螺旋線部位（AB）負(fù)責(zé)將流體收集起來；轉(zhuǎn)化壓能與動(dòng)能的作用；過渡段（CD）負(fù)責(zé)改變來流的流向部分（DE）負(fù)責(zé)控制液流的流動(dòng)狀況達(dá)到要求[62]。本文按照構(gòu)為依據(jù)，并將正反導(dǎo)葉與葉輪進(jìn)出口的匹配考慮進(jìn)去展開設(shè) 3.3。

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2806317