【摘要】：以一臺單級微型高速離心泵為研究對象,對其內(nèi)部空化流動進行全流場數(shù)值模擬,分析了3種流動系數(shù)和不同空化數(shù)時該離心泵葉片流道內(nèi)的空泡、靜壓以及相對速度分布規(guī)律。研究結(jié)果表明:空泡最先在葉片吸力側(cè)前緣產(chǎn)生,該空泡區(qū)隨著空化數(shù)的減小沿著葉片吸力側(cè)向出口尾緣遷移和擴大,且呈非對稱分布。在相同空化數(shù)下,隨著流量系數(shù)的增加葉片流道內(nèi)的空化區(qū)域變大;葉片吸力側(cè)中間區(qū)域出現(xiàn)低速區(qū)并在葉片間流道內(nèi)發(fā)展,同時,葉片尾緣處的高速區(qū)向葉輪內(nèi)延伸,表明空泡造成葉輪內(nèi)流道的堵塞,阻礙液體的流動;在葉片吸力面?zhèn)?空泡體積分數(shù)的最大值主要分布在葉片中間靠近輪轂的位置,而在壓力面?zhèn)任挥谌~片前緣的機匣附近。初步建立了關(guān)于微型高速離心泵內(nèi)空泡流動的一個較完整的認識。
【圖文】：

數(shù)對微型高速泵內(nèi)流動進行空化數(shù)值模擬，分析流道內(nèi)的靜壓和空泡分布規(guī)律，為改善微型高速泵的設(shè)計與應(yīng)用提供參考意義。１計算模型及網(wǎng)格劃分１．１離心泵參數(shù)本文選取一臺比轉(zhuǎn)速為１６９的單級微型高速離心泵作為數(shù)值計算對象，其主要設(shè)計參數(shù)如表１所示，其中Ｑｄ為設(shè)計流量，Ｈ為設(shè)計揚程，ｎ為轉(zhuǎn)速，Ｄ２為葉輪外徑，ｂ２為葉輪出口寬度，β２為葉輪出口安放角，ｚ為葉片數(shù)。采用Ｓｏｌｉｄｗｏｒｋｓ軟件對離心泵的葉輪和蝸殼等過流部件流道進行三維建模，如圖１所示，整個計算區(qū)域由進、出口延伸段、葉輪和蝸殼４部分構(gòu)成，為了減弱進出口處過大的速度梯度和回流對計算準確性的影響，在進出口處添加延伸段使流體得到充分發(fā)展。表１離心泵設(shè)計參數(shù)Ｔａｂｌｅ１ＤｅｓｉｇｎｐａｒａｍｅｔｅｒｓｏｆｔｈｅｃｅｎｔｒｉｆｕｇａｌｐｕｍｐＱｄ／（ｍ３·ｈ－１）Ｈ／ｍｎ／（ｒ·ｍｉｎ－１）Ｄ２／ｍｍｂ２／ｍｍβ２／（°）ｚ１３．２３０１００００５５４３９３圖１離心泵流道造型Ｆｉｇ．１Ｆｌｏｗｐａｓｓａｇｅｏｆｃｅｎｔｒｉｆｕｇａｌｐｕｍｐ１．２劃分網(wǎng)格及無關(guān)性驗證由于離心泵葉片的扭曲和蝸殼的螺旋造成了流道計算域的幾何形狀復(fù)雜，本文采用ＡＮＳＹＳＩＣＥＭＣＦＤ軟件中適應(yīng)性更強的四面體非結(jié)構(gòu)網(wǎng)格進行流道網(wǎng)格劃分，并在葉片表面和隔舌周圍處采用局部加密優(yōu)化，如圖２所示。為了保證流道網(wǎng)格數(shù)目對數(shù)值計算結(jié)果的可靠性，選�。唇M不同網(wǎng)格數(shù)目，在設(shè)計流量下通過計算所得揚程和效率值對比進行網(wǎng)格無關(guān)性驗證，網(wǎng)格數(shù)和性能計算值如表２所示。圖２葉輪

ｐＱｄ／（ｍ３·ｈ－１）Ｈ／ｍｎ／（ｒ·ｍｉｎ－１）Ｄ２／ｍｍｂ２／ｍｍβ２／（°）ｚ１３．２３０１００００５５４３９３圖１離心泵流道造型Ｆｉｇ．１Ｆｌｏｗｐａｓｓａｇｅｏｆｃｅｎｔｒｉｆｕｇａｌｐｕｍｐ１．２劃分網(wǎng)格及無關(guān)性驗證由于離心泵葉片的扭曲和蝸殼的螺旋造成了流道計算域的幾何形狀復(fù)雜，本文采用ＡＮＳＹＳＩＣＥＭＣＦＤ軟件中適應(yīng)性更強的四面體非結(jié)構(gòu)網(wǎng)格進行流道網(wǎng)格劃分，，并在葉片表面和隔舌周圍處采用局部加密優(yōu)化，如圖２所示。為了保證流道網(wǎng)格數(shù)目對數(shù)值計算結(jié)果的可靠性，選取４組不同網(wǎng)格數(shù)目，在設(shè)計流量下通過計算所得揚程和效率值對比進行網(wǎng)格無關(guān)性驗證，網(wǎng)格數(shù)和性能計算值如表２所示。圖２葉輪和蝸殼隔舌處的網(wǎng)格Ｆｉｇ．２Ｇｒｉｄｏｆｔｈｅｉｍｐｅｌｌｅｒａｎｄｔｏｎｇｕｅ表２網(wǎng)格信息及無關(guān)性分析Ｔａｂｌｅ２Ｍｅｓｈｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎｏｆｍｅｓｈｉｎｄｅｐｅｎｄｅｎｃｅ網(wǎng)格方案計算域進口葉輪蝸殼出口全流道效率η／％Ｈ／ｍ１１０９１７０１９６４００２４８７５３１３１０００６８４３８１７５．９２３０．９７２１８３１２１３６９９９４４７９０１９２２１４７３１２５１８３４７６．２１３０．５０３１９６９１８４７４４６７７７８２１６２３２８１６１６８２４１７７７．３２３０．３６４２５８０７３６０３０２５８０９１６６３０４１０７１９７４３７１７７．２８３０．３８１４２
【作者單位】： 華東理工大學(xué)承壓系統(tǒng)與安全教育部重點實驗室;
【基金】：國家自然科學(xué)基金(51176048)
【分類號】：TH311

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本文編號：2524549