叶轮背叶片对离心泵内部流场的影响.pdf

《叶轮背叶片对离心泵内部流场的影响.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、第10期一5一叶轮背叶片对离心泵内部流场的影响王银冰，王晓枫，刘文辉(1．东华工程科技股份有限公司，安徽合肥230031)(2．合肥工业大学机汽学院，安徽合肥230009)[摘要]为研究叶轮背叶片对离心泵内部流场的影响，建立了前弯、后弯和直型三种不同背叶片数量的叶轮模型，在相同工况下对离心泵内部流场进行了数值模拟。结果表明，在不同背叶片数目和形式下，泵的效率有所不同，随着背叶片数量的增加，泵效率有所下降，泵扬程提高。该分析结果可为改善离心泵的性能和进行优化设计提供参考。[关键词]离心泵；背叶片；内部流场；数值模拟离心泵是一种通用机械，在工程领域中广泛和泵盖构成，离心泵叶轮的背侧固定设置有

2、数个应用于输送固液混合物。叶轮背叶片是离心泵叶径向背叶片，径向背叶片沿圆周方向均匀间隔排轮后盖板上的径向叶片，主要作用是平衡轴向力列，径向背叶片与离心泵叶轮轴套的外圆周之间和轴向密封。近年来，国内外关于离心泵的研究均设置有间隙，径向背叶片的后端固定连接有一多集中在泵体内固液颗粒的运动规律和速度变化个环状盘，泵盖内端面中设置一个凸台，凸台延规律，对叶轮背叶片结构形式和数量对泵体内部伸到径向背叶片与离心泵叶轮轴套的间隙内。流场的影响，以及对泵效率的影响，国内外的研叶轮背叶片的形式主要有三种，一种是背叶究涉及较少。片的弯曲方向与叶轮主叶片的旋转方向相同，称本文建立了不同形式和数量的叶轮背叶片，

3、为前弯背叶片，另一种是背叶片的弯曲方向与叶对离心泵的内部流场进行了模拟分析，旨在探索轮主叶片的旋转方向相反，称为后弯背叶片，再离心泵在不同背叶片数量和形式下的流动规律，一种背叶片直型，不弯曲，称为直型背叶片。本以及背叶片的数量和结构形式对离心泵泵效率的设计中对前弯、后弯和直型三种背叶片均进行了影响。建模，背叶片数量从3个到l0个，共建立背叶片模型8组24个，其中背叶片数量为8的一组模型如图1l背叶片形式设计所示。离心泵的轴向力平衡机构，由离心泵叶轮叶轮主叶片直型一8背叶片前弯一8背叶片后弯一8背叶片图l叶片模型2数值模拟n~=50，设计流量Q=4Om／h，设计扬程H=25m，额2．1模拟

4、工况设定定转速n1450r／min。一泵奎型基础为某泵竿．一毫!呈’‘⋯97⋯8-⋯)“-．．．．．_。_辜_。型号为50ZJ一40—25-02。设计参数为：比转速芏画：事化王备设计工。‘一⋯⋯‘6一■论文广场石油和化工设备一2014年第17卷泵进口采用匀速，轴向速度大小由流量和进力出口，其相对参考点压力设为86000Pa。口面积决定。设工况下的进口速度为：叶轮段流体设为旋转，叶轮转速为1450rpm：蜗壳段与进口段流体设为静止。根据固体壁面的：一型：3．～．⋯，⋯挞一⋯rpR一，．35，，／'S(、1■)，实际情况及所处区域流体的状态，设定固体壁面边界条件。如叶片是旋转的，其所在叶轮段

5、的流进口的湍流参数选择输入湍流强度和湍流长体也是旋转的，则可设叶片表面为相对流动区域度尺寸，其计算方法如下：是旋转的，转速为0；叶轮区的泵壳，边界条件设湍流强度计算：为绝对旋转的，转速设为0。对于导叶，边界条件，=o16(Re)(2)设为相对流动区域是静止的，其它固体壁面边界．条件作类似设定。周期性边界设为无质量输运，式中，e和分别为湍流脉动速度和平均速压力梯度为0。度，ReDH为按水力直径DH计算的Reynolds数。对于2．2离心泵内部流场模拟圆管，水力直径D等于几何直径。在上述工况下，本文对三种不同形式和数量选择泵进口直径为水力直径进行计算。的背叶片对离心泵内部流场的影响进行了数值

6、模拟，分析不同工况下离心泵蜗壳、叶轮的速度和Re=i⋯⋯(3)，56。l0压力分布等特性。代入式(3)和式(2)，计算得I=0．0264(1)压力分布图湍流长度尺寸l按下式计算：1=0．07Lf4)压力分布图如图2至图4所示。由于数一鲢量圈较搿跚瞄●一式中，L为关联尺寸，对于充分发展的湍流可多，本文只选取了其中一部分模拟结果。嚣辫麓篙～取为水力直径。计算结果为0．0602。出口设置为压图2部分后弯背叶片压力分布图图3部分前弯背叶片压力分布图瓷蠢图4部分直型背叶片压力分布图第10期王银冰等叶轮背叶片对离心泵内部流场的影响一7一从以上压力分布图可以看出，在背叶片的外区域的等值线并无规律。侧压

7、力比较大，而内侧轴封处的压力比较小，由(2)速度分布图于隔舌处的影响使得靠近隔舌的轴封处的低压区图5至图7为背叶片及盖板的相对速度矢量域少一些，而远离隔舌的轴封处的低压区域大一图，同样只选取了部分图样。些，以上图的等值线都是内稀外密，在一些局部图7部分前弯背叶片相对速度矢量图从以上速度矢量图可以看出，从区域1到隔式中：H为扬程；P。。P。。为进出口的平均舌部分，流体速度都有明显的下降，这是由于流总压力；z2为出口压力表中心距基准面的