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潜水式轴流泵内部流场计算、分析与性能预测

张炜  
【摘要】:潜水轴流泵不仅具有普通轴流泵的特点,而且还具有安装检修方便、结构简单等优点,现在正被越来越广泛的使用。然而,目前国产潜水式轴流泵效率较国外同类泵普遍低5-15%。论文通过分析,得出影响其性能的主要因素有泵的轴面流道形状、泵的叶轮、导叶的水力参数以及进水流道的几何参数。因此对潜水轴流泵及其配套的簸箕型进水流道内部流场的流动规律进行深入的研究,进而提高潜水轴流泵的性能以及提升潜水轴流泵的设计水平,具有十分重要的意义。 本文利用FLUENT6.1软件,采用标准k-ε双方程紊流模型和SIMPLEC算法,对ZQ2870C-4潜水式轴流泵泵段及其配套的簸箕形进水流道分别进行了CFD分析。得出以下主要结论: 该泵叶片背面离进口边不远处存在低压区,此区域易发生汽蚀,这与泵实际运行情况非常吻合。叶片工作面压力速度分布不是很理想,应该予以改进。叶片头部在不同的工况下均存在较大的水流撞击作用,适应来流不理想,这对泵的整体性能有很大影响,应予以修型。导叶片靠近出口部分压力分布不理想,分析表明,该泵的导叶部分的轴面流道形状不合理,应予以改进。 通过对簸箕形流道不同的流道高度Hw和流道进口高度Hj值计算比较后得出:对于流道高度Hw,取1.8D_0左右最好,这样既保证了流道出口断面的流态,也避免了流道太高所造成的施工和安装的困难以及投资的浪费;对于流道进口高度Hj取1.6D_0左右最好,这个值一般的资料上没有给参考值,该值的给定有十分重要的参考价值。 为了检验计算数据的准确性,本文对ZQ2870C-4潜水式轴流泵进行了性能预测,结果表明:预测曲线与实验曲线大趋势基本一致,预测值与实验值在设计工况附近差别不大。


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