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出口环量分布对混流泵性能的影响

为了提高设计过程中对混流泵性能的可控制程度,开展了出口环量分布规律对混流泵性能的影响研究。基于三元反设计理论,将环量Vur 在轴面流线方向上的偏导数作为载荷分布的控制参数,根据出口环量分布规律的不同设计了平均型、递增型和递减型3 个混流泵叶轮。基于雷诺时均Navier-Stokes 方程、SST 湍流模型和多重参考坐标系模型对泵内流场进行数值模拟,对泵的效率、空化、叶轮出口的总压及轴面速度沿叶高的分布规律进行比较与分析。结果表明:递增型泵效率最高但空化最差,递减型泵性能正好相反;基于变出口环量分布的三元反设计方法能有效控制叶片不同叶高处的做功能力,递增型叶轮出口的总压和轴面速度随半径增加而增加的速度最快。

  混流泵越来越广泛的被应用于工、农业生产中,但混流泵的开发与离心泵和轴流泵相比,还有较大差距。环量Vur 作为叶片载荷的控制参数,其分布规律对混流泵性能有重要影响。近些年来有较多的研究是在叶轮设计完成后再通过叶片形状参数的调整来实现性能优化,但在设计过程中就通过载荷参数的合理分配以得到性能优良的混流泵的研究却鲜见报道。现阶段,设计者对环量Vur 的分布规律缺少经验,往往需要大量的试验修正才能得到达到设计要求。

  为了提高设计过程中对混流泵性能的可控制程度,很有必要开展出口环量Vur 的分布规律对混流泵性能影响的研究。文中以比转数ns=449的混流泵叶轮设计为例,在给定轴面流道形状和叶片导边、随边位置的前提下,采用不同的出口环量Vur 分布规律设计出了3 型叶轮。通过对其内部流场的数值模拟,比较和分析出口环量Vur分布规律对泵的效率、空化、出口总压和出口轴面速度分布特性的影响。


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