蜗壳进口宽度对离心泵非定常性能的影响研究

为分析蜗壳进口宽度对离心泵非定常性能的影响,以一台比转速为126的离心泵为研究对象,采用ANSYS CFX软件的标准k-ε湍流模型对同一叶轮、不同蜗壳进口宽度(56、63、66.5和70 mm)时,不同流量工况(0.8～1.2设计流量)条件下泵的外特性、内部流场以及压力脉动进行研究。结果表明:在设计流量下,适当改变蜗壳进口宽度对离心泵的扬程、效率影响不大;但随着蜗壳进口宽度的增大,蜗壳隔舌处的湍动能增大并向扩散段延伸;同时,蜗壳隔舌处压力脉动的压力值增大了4.2%,压力脉动幅值增大了3.4倍。设计时为提高中比转速离心泵的综合性能,应取蜗壳进口宽度为叶轮出口直径的1.8倍。     

颗粒浓度对高比转速离心泵非定常特性的影响

为了分析颗粒浓度对高比转速离心泵非定常特性的影响,采用Mixture混合多相流模型,利用CFX软件进行数值模拟,分析了不同颗粒浓度时的瞬时湍动能、压力脉动及径向力。研究表明:随着颗粒浓度的增加,效率有所下降,清水条件下的离心泵效率最优;随着颗粒浓度的增大,叶轮内的瞬时湍动能明显增强,叶轮流道内及隔舌处的压力值均减小,脉动幅值均增大,作用在叶轮上的径向力会增大,而作用在隔舌处的径向力会减小;在不同颗粒浓度下,叶轮流道内的压力脉动主频均出现在转频处;隔舌处的压力脉动主频出现在叶频处;叶轮流道内、隔舌处的压力值和压力脉动幅值增减速度快慢的分界点和叶轮上、隔舌处的径向力增减速度快慢的分界点均在颗粒浓度为1%附近。     

叶片包角对高比转速离心泵固液两相流动的影响

为研究叶片包角对高比转速离心泵固液两相流动的影响,采用Mixture多相流模型,利用CFX软件对5种不同叶片包角的高比转速离心泵进行了固液两相湍流数值模拟,分析了固液两相流中固体体积分数分布及速度变化规律。研究表明:在2%的泥沙含量条件下,随着叶片包角的增加,效率有所下降,叶片包角φ=100°时效率最优;颗粒主要分布在叶轮后盖板及叶片背面尾部;固体速度在距后盖板的0.7位置及叶片头部位置达到最大;随着包角的增大,叶轮流道内的压力在减小,后盖板、叶片背面尾部的颗粒浓度明显降低,流道和叶片上的固体速度会增加;颗粒浓度下降速度快慢的临界点在距离后盖板0.15处;叶片背面颗粒浓度的峰值点出现在叶片长度为0.9处,此时,φ=110°时的颗粒含量受到包角的影响最大;综合颗粒体积分数及固相速度的分布规律,适当增大叶片包角使得效率降低,但可改善固液两相流离心泵后盖板及叶片背面磨损情况。     

文丘里型进口段参数对高速泵流动特性影响

为研究文丘里型进口段参数对于高速离心泵流动特性及水力性能的影响,选择圆弧段半径r、直线段长度L以及进口段最小内径D 3个进口段参数,每个参数取3个水平,正交组合确定模型方案。采用ANSYS-CFX软件进行三维流场模拟,对比分析了小流量工况下各参数对泵体效率及扬程的影响、进口段流场分布情况以及多流量工况下效率、扬程曲线的变化。结果表明:进口段最小内径D对于高速泵流动特性影响较大;文丘里型进口段在小流量工况下能有效抑制诱导轮入口处回流的扩散,在一定程度上提高水力性能,但同时会加剧进口段内部旋涡的产生。