低比轉(zhuǎn)速離心泵葉輪切割的數(shù)值模擬與試驗(yàn)研究.pdf

1、低比轉(zhuǎn)速離心泵具有流量小、揚(yáng)程高的特點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于石油、化工、礦山等領(lǐng)域。在應(yīng)用過程中，常遇到泵的性能參數(shù)與工作要求不一致的問題，這就要求以最少的工作或者改變最少的零件尺寸，使泵能夠滿足要求。切割葉輪是一種簡便、經(jīng)濟(jì)的方法。
　　 離心泵的葉輪經(jīng)過切割之后，一些相關(guān)的幾何參數(shù)發(fā)生了變化，使得其內(nèi)部的流動(dòng)與原型泵相比產(chǎn)生了一些差異。采用一般的試驗(yàn)方法很難得到內(nèi)部流動(dòng)的情況。目前，利用CFD對(duì)離心泵的流動(dòng)進(jìn)行數(shù)值模擬是一種有效的研

2、究方法。同時(shí)，泵的試驗(yàn)研究對(duì)泵理論的發(fā)展、設(shè)計(jì)水平的提高、性能的確定以及各種復(fù)雜應(yīng)用問題的解決具有極其重要的意義，而且試驗(yàn)研究也可得到最為可信的結(jié)果。
　　 本文對(duì)SH-20-28型離心泵進(jìn)行了切割試驗(yàn)研究和數(shù)值模擬，分別得到了切割之后離心泵的實(shí)際性能曲線和模擬預(yù)測的性能曲線。對(duì)切割后的各個(gè)性能曲線進(jìn)行了對(duì)比分析，討論了葉輪外徑切割后性能變化的原因。本文的主要內(nèi)容和研究成果為:
　　 (1)對(duì)離心泵進(jìn)行切割試驗(yàn)，利用MA

3、TLAB軟件對(duì)得到的性能參數(shù)進(jìn)行分析，得到了H-Q、P-Q、η-Q性能曲線的擬合方程，分析了葉輪外徑變化對(duì)性能曲線的影響。在少量切割時(shí)，離心泵的外特性曲線較為相似;經(jīng)過大量切割后，泵的外特性曲線不再相似。
　　 (2)定義了一個(gè)新的泵系統(tǒng)能耗經(jīng)濟(jì)性的評(píng)價(jià)指標(biāo)，并分析根據(jù)這個(gè)指標(biāo)選取泵的“額定工況”的合理性。
　　 (3)利用有限元分析軟件對(duì)原型泵及切割后的各個(gè)模型進(jìn)行了定常數(shù)值模擬計(jì)算，分析葉輪外徑變化對(duì)離心泵內(nèi)部流場的

4、影響。葉輪外徑切割后蝸殼內(nèi)部的靜壓值的影響比對(duì)葉輪內(nèi)部靜壓值的影響大。泵內(nèi)各點(diǎn)的靜壓隨著切割量的增大而下降。
　　 (4)計(jì)算了切割前后各模型的面積比，根據(jù)現(xiàn)有的文獻(xiàn)中對(duì)面積比高效區(qū)的統(tǒng)計(jì)結(jié)果，得出各次切割之后的工況點(diǎn)在高效區(qū)分布圖，面積比高效區(qū)的統(tǒng)計(jì)規(guī)律具有一定的參考價(jià)值。
　　 (5)在定常計(jì)算的基礎(chǔ)上對(duì)原型泵及經(jīng)過少量切割和大量切割的模型進(jìn)行非定常數(shù)值模擬計(jì)算，通過在葉輪出口位置及其隔舌處設(shè)置監(jiān)測點(diǎn)，對(duì)不同葉輪外徑