叶轮进口几何参数对离心泵空化性能的影响

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1、—ISSN10—00-0054万方数据清华大学学报(自然科学版)2008年第48卷第5期CN11-2223／NJTsinghuaUniv(Sci＆Tech)，2008，V01．48，No．5叶轮进口几何参数对离心泵空化性能的影响罗先武，张瑶，彭俊奇，许洪元(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：对一个低比转速(雄．=86m·m3·s-1·rain_1)离心式锅炉给水泵进行了空化性能实验。为了与实验对比，在泵最佳效率点附近，基于标准k-e模型和VOF空化模型进行了泵内全流道的三

2、维空化湍流计算。结果表明数值模拟能较好地预测泵的平均空化性能。为改善锅炉给水泵内的空化性能，在实验泵已有叶轮的基础上，采用延长叶轮进口及加大叶片安放角的措施设计了5种新叶轮，并以这些新叶轮替代原叶轮进行了泵内全流道的空化流计算。结果表明，适当延伸叶轮叶片的进口位置及加大叶片进口角均可较明显地改善离心泵的空化性能。进一步的流场分析显示，保证叶轮进口的流动均匀性是离心泵空化性能得到改善的重要原因。关键词：离心泵}进口几何参数；叶轮进口流动，空化性能中图分类号：TH311·文献标识码：A文章编号：i000—005

3、4(2008)05—0836—04EffectofimpellerinletgeometryoncentrifugalpumpcavitationperformanceLUOXlanwu，ZHANGYao，PENGJunqi，XUHongyuan(StateKeyLaboratoryofHydroscienceandEngineering，TsinghuaUniversity，Beijing100084，China)Abstract：Cavitationinacentrifugalboilerfeedpum

4、pwithalowspecificspeedof86m·m3·s一1·min一1wasanalyzedexperimentallyandnumerically．Thethree—dimensionalturbulentcavitatingflowwasmodeledusingthe^一eturbulencemodelandthevolumeoffluid(VOF)cavitationmodelinthefullpumpflowpassagenearthepeakefficiencypoint．Compari

5、sonwiththeexperimentaldatashowedthatthesimulationsreasonablypredictedtheaveragepumpcavitationperformance．FiveimpellerswerethendesignedbasedontheoriginalimpellerbyextendingthebladeinlettowardthepumpinletorenlargingthebladeinletangletOreducetIIecavitationint

6、heboilerfeedpump．Thecavitatingflowinthefull．flowpassageofthepumpwiththenewlydesignedimpellerswasalsoanalyzedtOshowthatthepumpcavitationperformancecanbesignificantlyimprovedbyproperlyextendingthebladeinletorenlargingthebladeinlet：angle．Furtherflowanalysessh

7、owthattheuniformityoftheflowupstreamoftheimpellerinletisanimportantmeansforreducingcavitationinapump．Keywords：centrifugalpumplinletgeometryparametersfflowupstreamofimpellerinletIcavitationperformancei9／36836—839离心泵应用广泛、设计方法比较成熟，但针对改善离心泵空化的研究则较少D-s]。因为泵内空化涉

8、及的因素多种多样，已有研究资料中数据很分散，对离心泵设计无法形成比较统一的准则，在如何提高离心泵空化性能的问题上一直难以取得突破性进展，还需要继续开展系统的研究工作。本文以离心式锅炉给水泵为对象，通过实验和数值计算来考察离心叶轮进口设计参数对泵空化性能的影响。1供试泵及其性能空化实验的供试泵为出口管150ITIm、设计比转速咒。一86m·m3·s～·min_1的离心式锅炉给水泵，试验所采用叶轮(Ao)的主要几何参