半开式叶轮离心泵的效率优化与分析

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1、万方数据第28卷第7期2011年7月机电工程JournalofMechanical＆ElectricalEngineeringV01．28No．7Jul．201l半开式叶轮离心泵的效率优化与分析陈松松1，阮越广2，阮晓东h，邹俊1，付新1(1．浙江大学流体传动与控制国家重点实验室，浙江杭州310027；2．浙江机电职业技术学院，浙江杭州310053)摘要：为了提高半开式叶轮离心泵的水力效率，应用速度系数法对半开式叶轮离心泵的水力效率进行了优化，并采用k-￡湍流模型和标准壁面函数对离心泵进行了数值模拟，仿真分析了蜗壳和叶轮顶端间不同间隙以及不同叶片数对离心泵水力效率的影

2、响。研究结果表明，当蜗壳与叶轮顶面的间隙为0．5mm，叶片数为6时，离心泵的效率较好。关键词：离心泵；优化设计；速度系数法；计算流体力学中图分类号：TH311；THl22文献标志码：A文章编号：1001—4551(2011)07—0806—03Optimizationandanalysisofefficiencyforcentrifugalpumpwithsemi—openimpellerCHENSong—son91，RUANYue．guan92，RUANXiao—don91，ZOUJunl，FUXinl(1．StateKeyLaboratoryofFluidPowe

3、rTransmissionandControl，ZhejiangUniversity，Hangzhou310027，China；2．ZhejiangInstituteofMechanical&ElectricalEngineering，Hangzhou310053，China)Abstract：Toimprovethehydraulicefficiencyofthecentrifugalpumpwithsemi-openimpeller，thespeedcoefficientmethodwasusedto叩-timizethehydraulicefficiency．T

4、hek-eturbulencemodelandstandardwallfunctionwereappliedtosimulatethecentrifugalpump．Theeffectsofdifferentclearancesandnumbersofvaneonpumphydraulicefficiencyweresimulatedandanalyzed．Itisshowedthattheefficiencyofcentrifugalpumphassatisfactoryresult，whiletheclearancesbetweenvoluteandimpelle

5、ris0．5mln，thenumberofvaneis6．Keywords：centrifugalpump；optimizationdesign；speedcoefficientmethod；computationalfluiddynamics0引言离心泵广泛应用于石油化工、锅炉给水、航空航天等领域，而离心泵的效率是离心泵的一个重要指标，针对离心泵效率的提高，研究者做了很多相关研究¨41，对于半开式离心泵而言，尤其是小型泵的效率问题，叶片数和叶轮上端与蜗壳的间隙大小也是影响效率的重要参数。在离心泵的设计中速度系数法是较为常见的设计理论，是建立在一系列相似泵基础上的设计

6、方法。本研究基于速度系数法给出离心泵的水力损失与叶轮参数的关系，并通过参数优化使离心泵达到效率最高。1离心泵的水力设计本研究设计的离心泵流量扬程要求是在2L／min～7L／min流量下，提供1．0m一1．6nl的扬程，所以离心泵设计的工况点设为在1．3nl扬程下能够提供5L／min流量。根据速度系数法设计泵∞引，蜗壳和叶轮的三维造型如图1、图2所示。其中，叶轮的转速设为3000r／min，泵的入口和出口直径为8mill，叶轮外径为38mm，内径为25mm，叶片出口角为270，入口角为250，叶片宽度为3．5mm，压水室采用蜗壳形式。收稿日期：201l一0l一10基金项

7、目：国家高技术研究发展计划(“863”计划)资助项目(2010AA045401)；中央高校基本科研业务费专项资金资助项目(2009QNA4001)作者简介：陈松松(1985一)，男，浙江台州人，主要从事离心血泵的设计与优化、流场数值计算与分析方面的研究．E．mail：ess079@zju．edu．cn通信联系人：阮晓东，女，博士，教授，博士生导师．E-mail：xdruan@zju．edu．ca万方数据第7期陈松松。等：半开式叶轮离心泵的效率优化与分析2离心泵叶轮的参数优化在本研究中离心泵叶轮的优化设计是在保证满足流量扬程的要求下．以速度系数法为前提