叶片进口安放角对离心泵性能影响

 

2020-04-09 23:38

  叶片进口安放角对离心泵性能影响_天文/地理_自然科学_专业资料。第30卷 第9期 2012 年 9 月 文 章 编 号 :1000-7709(2012)09-0133-04 水电能源科学 WaterResourcesandPower Vo

  第30卷 第9期 2012 年 9 月 文 章 编 号 :1000-7709(2012)09-0133-04 水电能源科学 WaterResourcesandPower Vol.30 No.9 Sep.2012 叶片进口安放角对离心泵性能影响 吴志旺,见文,刘卫伟 (上海东方泵业(集团)有限公司,上海 201906) 摘要:为全面了解进口安放角对离心泵性能的影响,在型号为 DFG150-9离 心 泵 叶 轮 水 力 模 型 基 础 上 添 加 正 负冲角,获得6组叶片模型,利用 RNGκ-ε模型考 虑 湍 流 影 响,采 用 均 质 多 相 模 型 和 Rayleigh-Plesset方 程 考 虑 空 泡 生 长 和 溃 灭 ,对 6 组 模 型 进 行 三 维 定 常 湍 流 数 值 模 拟 ,并 对 效 率 、扬 程 和 空 化 余 量 等 进 行 预 测 和 对 比 分 析。结果表明,添加负冲角,泵效率下 降 很 多,效 率 曲 线 向 小 流 量 方 向 偏 移,且 加 速 泵 抗 空 化 性 能 恶 化;添 加 0°~15°冲角,所加正冲角越大,小流量区效率 越 低,大 流 量 区 效 率 越 高,且 效 率 曲 线 向 大 流 量 方 向 偏 移,对 泵 空 化 性 能 影 响 不 明 显 ;当 正 冲 角 添 加 至 20°时 ,泵 抗 空 化 性 能 急 剧 下 降 ,泵 效 率 下 降 很 多 。 关 键 词 :叶 片 进 口 安 放 角 ;离 心 泵 ;性 能 ;数 值 模 拟 ;负 冲 角 中 图 分 类 号 :TH311 文 献 标 志 码 :A 泵 性 能 一 般 包 括 流 量、扬 程、轴 功 率、效 率 和 空化 余 量 等 参 数,其 中 轴 功 率 可 由 流 量、扬 程、效 率等参数计 算 获 得。 由 泵 叶 片 型 线 方 程 可 知,叶 片安放角变化规 律 对 泵 性 能 影 响 很 大,因 此 研 究 叶片安放角变化规律对泵性能的改善具有重要意 义 。 [1] 通常离心泵设计时叶片进口角取略大 于 液 流 角 ,一 般 采 用 正 的 冲 角 能 减 小 叶 片 弯 曲 ,从 而 增 加叶片 进 口 过 流 面 积 和 减 小 叶 片 排 挤 。 [2] 近 年 来,随着 CFD 技术 的 迅 速 发 展,数 值 模 拟 技 术 已 成为研究泵内部流动规律和预测泵性能的一种重 要手段。鉴此,本 文 以 型 号 DFG150-9 离 心 泵 叶 轮水力模型为例,采用 CFD 技术通过添加不同叶 片进口冲角并进 行 模 拟 分 析,研 究 了 叶 片 进 口 安 放角对离心泵性 能 的 影 响,为 水 泵 设 计 时 选 取 合 理叶片进口安放角提供了有益参考。 表 1 冲 角 添 加 值 Tab.1Valueofincidenceangle 模型编号 1 2 3 4 5 Δβ1b 20 15 7.5 0.6 -4 (°) 6 -10 室、叶 轮 和 蜗 壳 三 部 分。 采 用 三 维 造 型 软 件 Pro/E对泵过流部件 计 算 域 进 行 三 维 造 型。 为 避 免进出口速度梯 度 较 大 而 影 响 计 算 结 果,在 吸 水 室进口和蜗壳出口增加延长段。利用网格划分软 件 AnasysICEM,并采用四面 体 非 结 构 网 格 对 泵 过流部件进行网格划分。对整体区域进行网格无 关性检验,当 扬 程 相 关 性 低 于 0.5% 时 网 格 数 对 计算结果无 影 响。 泵 吸 水 室、叶 轮 和 蜗 壳 网 格 数 分 别 为 331250、792350、382890 个 ,网 格 划 分 结 果 见 图 1。 1水力模型及网格划分 (1)水 力 模 型 。 为 获 得 较 好 的 研 究 结 果 ,本 文 选取型号为 DFG150-9离心泵叶轮水力模型进行 研究。离心泵性能参数为:流量 Q=200m3/h、扬 程 H=32m、空化余量 NPSHr=4.5m。叶轮几 何 参数为:叶轮出口直径 D2=322 mm、叶轮出口宽 度b2=22mm、叶轮进 口 直 径 Dj=148 mm、叶 片 数 Z =6、进口冲角 Δβ1b=0.6°。为全面研究进口 安放角对泵性 能 的 影 响,本 文 在 原 叶 片 中 间 流 线 安放角基础上添加了正负冲角。冲角添加值见表1。 (2)网 格 划 分 。 该 模 型 泵 过 流 部 件 分 为 吸 水 图 1 计 算 域 及 网 格 Fig.1Computationdomainandgrid 2数值计算方法 AnsysCFX 采用 RNGκ-ε模 型 考 虑 湍 流 影 响[3],采 用 均 质 多 相 模 型 和 Rayleigh-Plesset 方 程 考 [4] 虑空泡 生 长 和 溃 灭,进 而 空 化 模 拟。 为 提 高空化计算收敛 速 度,以 未 发 生 空 化 单 相 计 算 结 果作为空化两相流动初始值 。 [5] 泵内空化产 生 通 收 稿 日 期 :2012-02-03,修 回 日 期 :2012-03-02 作 者 简 介 :吴 志 旺 (1982-),男 ,工 程 师 ,研 究 方 向 为 流 体 机 械 理 论 、特 性 及 流 动 模 拟 ,E-mail:wuzhiwang09@163.com · 134 · 水 电 能 源 科 学 2012 年 过逐步降低泵进 口 总 压 实 现,质 量 流 量 出 口 保 证 泵运行时流 量 不 变。 固 壁 处 采 用 无 滑 移[6],近 壁 区采用 Scalable壁面函数。空化计算时设定进口

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