离心泵叶轮区瞬态流动及压力脉动特性.pdf

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1、第50卷第10期机械工程学报VOI．50NO．1020l4年5月JOURNAL0FMECHANICALENGINEERINGMaV2014Dol：l0．3901／JME．2014．1O．163离心泵叶轮区瞬态流动及压力脉动特性水王玉川谭磊曹树良祝宝山(清华大学水沙科学与水利水电工程国家重点实验室北京100084)摘要：目前离心泵过流部件的瞬态流动分析主要集中在蜗壳内，对旋转叶轮区内的流动特性研究较少。基于RNGk-e湍流模型和滑移网格，对不同工况下离心泵内部瞬态流场进行数值模拟，计算得到的离心泵扬程和效率曲线与试验结果吻合较好。在离心泵叶片正背面分别设置3个监

2、测点，分析叶轮区压力脉动特性。结果表明，设计工况下叶片正背面压力脉动的主频为叶轮转频或2倍叶轮转频，非设计工况下其主频均为叶轮转频。从叶轮进口到出口，叶片正背面的压力脉动最大幅值都逐渐增大。同一监测点上压力脉动最大幅值在小流量时最大，约为设计工况下5倍。分析小流量工况下叶轮内部相对速度分布，叶轮出口处附近随时间变化的旋涡是内部流动不均匀的主要原因，使得离心泵在该工况下运行效率低、压力脉动强度大。关键词：离心泵；叶轮；瞬态流动；压力脉动中图分类号：TH311CharacteristicsofTransientFlowandPressureFluctuationi

3、nImpellerforCentrifugalPumpWANGYuchuanTANLeiCAOShuliangZHUBaoshan(StateKeyLaboratoryofHydroscienceandEngineering，TsinghuaUniversity,Beijing100084)Abstract：Transientflowanalysesincentrifugalpumparefocusedmainlyonthevolute，whilelittleatentionispaidontherotatingimpeller．Thetransientflo

4、wsfordiferentoperatingconditionsincentrifugalpumparenumericallyinvestigatedusingRNGk-cturbulencemodelandmovingmesh．Thecomputationalresultsofpumpheadandeficiencyshowgoodagreementwiththeexperimentaldata．Threemonitorpointsarepositionedonthebladepressureandsuctionsurfaces．Thepressureflu

5、ctuationsonmonitorpointsareanalyzedanddiscussed．Fordesignflowrate，thedominantfrequenciesonbladesurfaceare1or2timesrotatingfrequency．Thedominantfrequencyequalstherotatingfrequencyforbothsmallandlargeflowrates．Theamplitudesofpressurefluctuationincreasegraduallyfromtheimpellerinlettoou

6、tlet．Themaximumamplitudeofpressurefluctuationforsmallrateisabout5timesthanthatfordesignflowrateatthesamemonitorpoint．Therelativevelocitydistributionsinimpellerareanalyzedforsmallflowrate．Theresultsshowthatthevortexesevolvingwithtimeattheimpelleroutletnearthepressuresurfacegiveriseto

7、theflownon-uniformity,inducinglowoperatingeficiencyandlargepressurefluctuationforcentrifugalpump．Keywords：centrifugalpump：impeller；transientflow：pressurefluctuation当导叶数和叶片数相等时，流体作用力较小，而导0前言叶数和叶片数不同时，压力脉动幅度较小。张兄文等采用双重时间步法对离心泵内部流动进行了数离心泵是一种应用广泛的通用机械，过流部件值研究，结果表明叶轮出口的射流一尾迹结构相对蜗内部流动状况对其

8、运行特性具有重要影响j。由于壳不同位置