兩級自吸離心泵設計及性能分析.pdf

1、自吸離心泵具有體積小、安裝簡單、維修方便等優(yōu)點，在泵啟動頻繁、灌液困難的場所得到廣泛應用?，F(xiàn)有自吸離心泵多為單級自吸泵，難以在有限徑向尺寸范圍內(nèi)得到較高的揚程，多級自吸泵剛好可以彌補這一不足，既滿足自吸的要求，還能實現(xiàn)高揚程的要求。目前，有關多級自吸泵的研究還比較缺乏，急需開展相關研究工作以完善多級自吸泵的設計方法和技術。本文以灑水車泵為應用背景，對一臺兩級自吸離心泵進行了結構設計與水力設計，采用CFD方法分析了其內(nèi)流特性，同時為了調(diào)整

2、該泵的使用范圍，研究了葉輪組合切割對其性能的影響。本文主要工作和研究成果如下：
　　1.較為系統(tǒng)地概述和總結了自吸泵和多級泵的研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢。
　　2.根據(jù)用于灑水車的自吸離心泵的實際使用要求進行了結構設計，同時對泵的首級葉輪、徑向導葉、次級葉輪和蝸殼等過流部件進行了水力設計。
　　3.采用CFX軟件對兩級自吸離心泵內(nèi)流進行了數(shù)值模擬，分析了該泵不同工況下的能量性能、內(nèi)部流動、壓力脈動特性和徑向力特性，并進行了試驗

3、驗證。研究發(fā)現(xiàn)：
　?。?）數(shù)值模擬結果表明，設計工況下，兩級自吸離心泵的揚程為107.58m，效率為60.18％，滿足該泵的水力設計要求；在0.9Qd～1.4Qd的流量范圍內(nèi)，均具有較高的效率。
　?。?）從數(shù)值模擬得到的內(nèi)流場來看，流體在徑向導葉反導葉出口處的流態(tài)較差，產(chǎn)生的損失較大，因此基于CFD結果對反導葉的出口型式進行了優(yōu)化。設計工況下，優(yōu)化導葉后該泵的效率提高了0.81個百分點。
　?。?）對優(yōu)化后的兩級自

4、吸離心泵進行樣機試制，并進行了水力性能試驗和自吸試驗。設計工況下，該泵的試驗效率達到了60.58%，并且在52m3/h～85 m3/h的流量范圍內(nèi)，試驗效率均高于58%。同時，在自吸高度為4m時，該泵的自吸時間為154s，滿足該泵的設計要求。
　　（4）對優(yōu)化后的泵進行非定常數(shù)值模擬，分析了泵內(nèi)流體的壓力脈動和徑向力特性。隨著對導葉進口的遠離，導葉流道內(nèi)監(jiān)測點的壓力脈動系數(shù)峰峰值減?。浑S著對隔舌的遠離，蝸殼螺旋線段流道內(nèi)監(jiān)測點的壓

5、力脈動系數(shù)峰峰值逐漸減小。流量較大時，葉片經(jīng)過隔舌位置的瞬間對隔舌附近的蝸殼流道內(nèi)的壓力脈動產(chǎn)生很大影響；流量較小時，上述影響較小。徑向導葉壁面受到的徑向力明顯小于蝸殼壁面受到的徑向力，同一工況下，次級泵的蝸殼壁面受到的徑向力幾乎是首級泵的徑向導葉壁面受到的徑向力的20倍。
　　4.為了調(diào)整兩級自吸離心泵的使用范圍，采用數(shù)值模擬和試驗測試相結合的方法研究了葉輪切割對該泵性能的影響。葉輪切割量的增加會使泵的最佳效率點向小流量工況移動