轴流泵变转速性能试验及内部流场数值计算(机工学报初全稿)

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1、轴流泵变转速性能试验及内部流场数值计算*沙毅宋德玉段福斌喻彩丽曹淼龙（浙江科技学院机械与汽车工程学院，杭州310023）[摘要]：研制比转速550、转速2900r/min型QY90-4.4-1.5潜水轴流泵试验样机。通过型式及变转速外特性试验，得出轴流泵Q—H、Q—P和Q—η性能曲线变化规律；验证Q—H、Q—P曲线及各转速最优工况之间换算均不满足相似定律，泵综合特性曲线等效曲线与相似抛物线差别较大；采用CFD方法进行转速对流场影响数值计算，得到不同转速下最优工况叶片表面速度和静压分布，阐明外特性变化规律的内在原因；

2、泵转速提高，叶片表面速度增大，内部流动基本符合圆柱层流面无关性假设；同时叶片所受升力增大，叶片背面所承受的负压强进一步降低，易发汽蚀的可能性增大，可以推测汽蚀是制约轴流泵高速化发展的主要因素之一。关键词：轴流泵性能试验变转速计算流体动力学汽蚀余量中图分类号：TH314文献标识码：AExperimentsandNumericalSimulationonVariableSpeedPerformanceandInternalFlowofAxialFlowPumpShaYiSongDeyuDuanFubinYuCailiC

3、aoMiaolong(Schoolofmechanical＆AutomotiveEngineering,ZhejiangUniversityofScienceandTechnology,Hangzhou310023,ZhejiangChina)Abstract：TheQY90-4.4-1.5submersibleaxialflowpumpwithspecificspeed550androtatevelocity2900r/minwasdeveloped.Throughtheexperimentoftypeandth

4、eexternalcharacteristicsofthevariablerotationalspeed,performancecurvessuchasQ—H、Q—PandQ—ηwereobtained.TheconversionforQ—H、Q—Pandtheoptimalconditionamongthevariablerotationalspeeddoesnotmeettheproportionlawofsimilartheoryandtheaffectbetweensimilarparabolaofgene

5、ralcharacteristicsandefficiencycontourislarger.TheinternalflowfieldsoneffectofthevariablerotationalspeedwerenumericallysimulatedbyCFDandbothvelocitydistributionandstaticpressuredistributionofbladesurfaceatthevariouspumprotationalspeedareobtained.Byanalyzingthe

6、testdata,therelationbetweentheexternalcharacteristicandtheinternalflowwasdiscussed,alsotheinvestigationresultsprovedthatthespeedaroundthebladesurfacewereimprovedwiththeincreasingofrotationalspeedandtheinternalflowofpumpcansatisfytheassumptionsofcylindricalflow

7、swithoutinterference.Meanwhileitwasshowedthatliftonthebladeincreases,thenegativepressureonthebladesuctionsurfacefurtherreducesandwherethecavitationbepronetotakeplace.Keywords：Axialflowpump,Performancetest,variablespeed,CFD,NPSH6引言泵发展趋势之一是高速化[1]。变频技术的发展和普及，还需发展

8、变转速调节工况技术。目前我国大多轴流泵产品处于低转速范围运行[2]，且基本采用转桨式调节。受试验条件制约，本文完成同步转速2900r/min、比转速550潜水轴流泵QY90-4.4-1.5设计和研制。从实验和数值计算（CFD）两方面展开转速对轴流泵性能及内部流场影响的研究，得出了一些有价值的观点。QY型为上泵式潜水泵，与立式轴流泵倒灌处于基本相同工作状态，故