發(fā)布時間：2022-01-02 14:59

　　[目的]在開展離心泵的結(jié)構(gòu)設(shè)計和性能研究時,往往易忽略口環(huán)間隙的影響�？诃h(huán)間隙不僅將改變離心泵的外特性,還將影響其流場分布,故需深入分析離心泵口環(huán)間隙的流動特性。[方法]以某型中比轉(zhuǎn)速的立式離心泵作為研究對象,采用ANSYS CFX開展仿真模擬,分析不同口環(huán)間隙（0,0.5,0.7,1.06 mm）對離心泵外特性、壓力分布和速度分布的影響。[結(jié)果]結(jié)果表明:不同口環(huán)間隙下,離心泵外特性的仿真結(jié)果與實驗數(shù)據(jù)基本一致,兩者的相對誤差小于5%（1.06 mm間隙除外）,驗證了數(shù)值仿真方法的可信度;隨著口環(huán)間隙的增加,在設(shè)計工況下,離心泵的揚程約下降20%,效率約下降19%;小間隙處的葉輪前、后蓋板局部壓強有所增加,大間隙處的整體壓強有所下降,葉輪蓋板的徑向壓強呈不對稱分布;口環(huán)間隙導(dǎo)致流體內(nèi)部的湍流紊亂,而離心泵進(jìn)口和出口處的壓強和速度均呈現(xiàn)出不均勻的漸進(jìn)梯度分布。[結(jié)論]研究成果可為離心泵的結(jié)構(gòu)設(shè)計和流場特性分析提供參考。 

【文章來源】：中國艦船研究. 2020,15(04)北大核心CSCD

【文章頁數(shù)】：9 頁

【部分圖文】：

離心泵的三維模型

將圖1所示的離心泵三維模型導(dǎo)入ANSYS CFX軟件，對其進(jìn)行網(wǎng)格劃分，其中網(wǎng)格采用了ICEM模塊，如圖2所示。為保證仿真結(jié)果的收斂性以及與實驗數(shù)據(jù)的匹配度，表面層以下的結(jié)構(gòu)層將采用六面體結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格，而表面層則將采用非結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格，網(wǎng)格總數(shù)為3.27×106。本文模型的最大頻率為4 000 Hz，對應(yīng)的波長為85 mm，按照1個波長對應(yīng)8個網(wǎng)格的劃分方式，網(wǎng)格的最大尺寸應(yīng)不超過10 mm。圖3所示為計算模型各個區(qū)域的網(wǎng)格劃分，圖4所示為相應(yīng)的網(wǎng)格質(zhì)量（無量綱），具體參數(shù)如表2所示。其中，蝸殼出口段的最低網(wǎng)格質(zhì)量較小，這是因為蝸殼存在一些細(xì)微的碎面，但碎面處的網(wǎng)格對計算結(jié)果基本沒有影響。

在規(guī)定的工況下輸入仿真參數(shù)，計算口環(huán)間隙分別為0,0.5,0.7,1.06 mm時的離心泵揚程H、軸功率P及效率η，結(jié)果如表3所示。通過對比仿真結(jié)果和實驗數(shù)據(jù)[11]可知，兩者的相對誤差小于5%（除1.06 mm口環(huán)間隙外），這也驗證了仿真結(jié)果的可信度。圖4 網(wǎng)格質(zhì)量

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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本文編號：3564384