叶片安放角对离心泵外特性的影响

 

2020-05-01 02:04

  引言叶片型线是决定叶片实际形状重要的几何要素。离心 泵叶轮的水力设计过程中,关键的一步就是在平面方格网 上绘制流线的展开图。一般可以通过三种方式改变叶片型 :固定叶片进口角,改变出口角和包角;固定叶片出口角和包角,改变进口角;固定叶片进口角和出口角, 改变包角。文献[2-5]以离心泵或离心油泵为例,用上述三 种方法验证了叶片型线对离心泵性能存在一定影响。此外, 还有采用贝塞尔曲线 等方法设计叶片型线,但这些方法也仅限于叶片型线绘制方法的研究,而未考虑各轴面叶片安放角对离心泵 性能的影响。为此,本文以叶轮一元设计理论为基础,研究 了各轴面叶片安放角的变化规律对离心泵性能的影响。 研究方案本文以某单位设计的比转数n 泵M-3-00为例,其性能参数和基本尺寸见表1。 定义θ 时,选取叶片安放角加速度θ 时,选取叶片安放角加速度为θ =const时,安放角均匀变化。且当θ 取值改变时,亦可得到不同叶型。 在此为基础上,保证进、出口安放角及包角不变,新设 种不同的型线,其安放角的变化规律如图所示。 (其中b 图叶片安放角变化规律介于图a 之间)为方便研究,按照图a 变化规律设计得到的叶轮以“A”表示, 同理,对应图b、图c 基金资助:榆林学院高层次人才科研项目(3GK4)。作者简介:毕智高(98-),男,陕西咸阳人,讲师,硕士,助教,研 究方向为机泵节能。 叶片安放角对离心泵外特性的影响 Influenc CentrifugalPump Extrnl hrcteristics LefBlde Sttling Angl JIABing;韩宾 HANBin (榆林学院化学与化工学院,榆林 79000;中国石油管道联合有限公司西部分公司,乌鲁木齐 830000; 延长油田股份有限公司吴起采油厂,延安 77600) (School ChemicalEngineering,Yulin University,Yulin 79000,China; Western Branch,China National United Corporation Pipeline,Urumchi830000,China; Wuqi Oil Production Plant YanchangOil Field Co.,Ltd.,Yanan 7760,China) 摘要: 以常温清水为工作介质,在叶轮基本尺寸设计转速相同的情况下,采用FLUENT61 软件通过数值计算方法,研究了叶片 安放角按先缓后急、均匀和先急后缓等4 种规律变化对离心泵外特性的影响,提出了叶片安放角加速度的概念。结论表明:随着叶片 安放角由先缓后急向先急后缓的趋势变化,扬程降低;小流量时,效率逐渐增大,大流量时,效率逐渐下降。设计工况下,叶轮A 率比叶轮C的效率约低%。 Astrt: takingnormal temperature water workingmedium basicdimensions designspeed same,FLUENT6. software numericalcalculation method centrifugalpump external characteristics leafblade settling angle fourkinds rulechanges slowfirst, uniform hurryfirst anothermethod putforward acceleratingconcept leafblade settling angle. Results indicate trendchanges leafblade settling angle form slow first hurryfirst, increase;efficiency gradually increases smallflow rate, efficiency gradually declines heavyflow rat. designconditions, about2% lower than 关键词:离心泵;安放角;型线;数值模拟 worscentrifugal pump;settling angle;lines;numerical simulation 中图分类号:TH311 文献标识码:A 文章编号:100643(205)28-0098-02 流量 水头 转速 高压边 直径 低压边 直径 出口宽 进口安放角 出口安 n/rpmD2/mm D/mm b/mm 20020 450 260 50 33 23 40 M-32-200离心泵设计参数i.cn13-1085/n.2015.28.043 Value Engineering 推,如图3 所示。 数值模拟及方法 究对象进行实体建模,GAMBIT 划分适 应性强的非结构化网 格,导入FLUNT6.1 软件对4 台泵的内部 流场进行数值模拟。 采用的控制方程包括 连续方程,Reynolds Navier—Stokes方程(RAS)。湍流模 型使用标准k-ε 模型。采用SIMPLC 算法,实现压力场和 速度场的耦合求解。边界条件的设置见文献[4]。进口条件采 用速度进口条 件,假定进口 速度均匀分 布,具体数值 由流量与进口 面积比值给 用数值模拟对其外特性 预测。 后缓的趋势变化,在小流 量时,效率逐 渐增大。大流 量时,效率逐 渐降低,且泵 效率的变化梯度较大。设计工况下,离心泵A 的效率比离心泵C 率约低2%,如图所示。这是由于从进口到出口,离心泵 叶片间的流道是扩散型的,在叶轮的出口处,若安放角变 化较急,则增加了流道的面积变化率,引起扩散角的增大, 从而导致了水力损失的增加,而在叶轮进口处这种现象的 影响相对较小。 结论随着叶片安放角由先缓后急向先急后缓的趋势变化: 小流量的情况下,效率逐渐增大。大流量的情况下,效率 逐渐降低。设计工况下叶轮 的效率比叶轮 的效率低 约2%。随着流量的增大,其扬程的差值越来越大,在设 计工况情况下,离心泵 的扬程比离心泵 的扬程高约 18m。叶片安放角加速度有待于进一步定量化。 参考文献: [1]张勇用数值模拟研究叶片数变化对离心挖泥泵性能的影 响[J]水泵技术,20-2-28. [2]谈明高,刘厚林,吴贤芳,王勇,王凯,付猛.粗糙度对离心 泵性能数值预测的影响[].中国农村水利水电,2-2-5 []王晓晖水力透平转轮基本尺寸的确定及其内部流动、力 特性研究[D]兰州理工大学硕士论文,2--2 []毕智高,逄仁刚,赵维元,等叶片型线对离心黏油泵性能 的影响[]兰州理工大学学报,2,():62-66 [5]杨敏官,顾海飞,刘栋,贾卫东,高波离心泵叶轮内部湍流 流动的数值计算及试验[]机械工程学报,26(2) [6]何希杰低比转速离心泵主要参数对性能综合影响和排序 []通用机械,2() [7]杨孙圣,孔繁余,周水清,王文廷离心泵气蚀性能的数值 计算与分析[]华中科技大学学报(自然科学版),2() [8]黎义斌,邬国秀低比转数冲压焊接离心泵三维湍流数值 模拟[]农业机械学报,28(7) [9]祝磊,袁寿其,袁建平,裴吉阶梯隔舌对离心泵压力脉动 和径向力影响的数值模拟[]农业机械学报,2(S) 轴面d)θx=const 轴面22 离心泵离心泵B 离心泵C 离心泵D 8886 84 82 离心泵离心泵B 离心泵C 离心泵D 2224 c)叶轮Cd)叶轮D 叶轮实体图a)叶轮 b)叶轮B 99

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