叶片叶型和数量对泥泵内部流场影响研究.pdf

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1、2014年4月机械设计与制造工程Apr．2014第43卷第4期MachineDesignandManufacturingEngineeringV01．43NO．4DOI：10．3969／j．issn．2095—509X．2014．04．008叶片叶型和数量对泥泵内部流场影响研究杨赘卿，张玉莲，刘方超(浙江海洋学院船舶与海洋工程学院，浙江舟山316022)摘要：针对叶片叶型和叶片数量对泥泵内部压力和速度的影响，采用计算流体动力学(CFD)方法，根据工作面为不同曲线的叶片和不同叶片分布形式进行流场分析。在设计流量工况下，采用稳态Navier—Stok

2、es方程求解，选取多重参考系模型进行计算。流场计算结果显示：内部流场合理性较好的泵依次为带分流叶片的四叶片泵、四叶片泵和三叶片泵；其中，Bezier曲线四叶片泵比圆弧曲线四叶片泵内部流场分布更为合理。关键词：叶片叶型；叶片数量；流场分析中图分类号：TH311文献标识码：A文章编号：2095—509X(2014)04—0032—04泥泵是绞吸船的心脏，作为离心泵的一种，其结转化成液体动能的涡轮机械，其结构主要由两部分构的合理性直接影响其内部的流动性能，进而影响组成：固定的蜗壳和转动的叶轮。叶轮在原动机的其使用寿命。众多学者对离心泵的水力结构进行了带

3、动下，通过旋转运动将流道中的泥水甩出叶轮，研究分析，其中包括叶片包角、进口冲角、叶轮进口从而在叶轮进口处出现局部真空，通过叶轮进口处几何参数和离心泵的进口几何参数对离心泵空化性的局部真空所产生的压力差，实现将外部的泥水吸能的研究¨I4J。此外，有些学者还研究了复合叶片人叶轮，其周而复始的运动实现了泥水不断地从低对清水离心泵内部流动性能的影响，并进行了相关处向高处的输送。参数的优化设计；国外学者BacharoudisEC将根据输送液体为泥水混合液体、泥沙的最大体试验和仿真相结合，针对离心泵叶片出口角大小的积分数为10％这一工况，本文对泵的相关参数进

4、不同进行了内部流场和压力分布的研究。行了设计。主要设计参数包括：流量q，=320本文研究当过流物质为泥沙和水的混合物时，m／h，扬程H=35m，转速n=2000r／min，比转速泥泵在叶型和叶片数量的变化下其内部流场的变n=76。根据设计参数完成了泵的结构参数设化情况。在叶型结构上，选用两种不同型式的叶计，其主要结构参数包括：泵入口尺寸Di=片，第一种为厚度一致、叶片工作面为多段圆弧曲180mm，出口尺寸D=140mm，叶轮直径D=线的叶型；第二种为厚度不一致、叶片工作面为380mm，叶轮出口宽度b，=60ram。Bezier曲线的叶型。在数量的

5、变化上，选用三叶由于泵体结构复杂，因此在通过具体的水力结片、四叶片和带分流叶片的四叶片这3类。根据工构设计后，采用全参数三维软件UG对泥泵的蜗壳况选用Fluent软件中的标准k—湍流模型，通过部分进行建模。建模完成之后，将模型导入Fluent多相耦合算法，对泥泵内部的流动性能进行数值模专用的前处理软件Gambit，并进行叶轮和蜗壳的拟。研究同一工况下，叶型和叶片数目对泥泵内部网格划分。由于模型结构较为复杂，因此在划分网压力和速度的影响，并为后续泵的设计制造提供技格时为优化网格质量，采用混合网格，并对局部位术参考置的网格进行加密，从而提高分析计算的

6、精度。本文分别对4个泥泵进行了模型建立(如图11泥泵的建模所示)和网格划分(如图2所示)，叶轮和蜗壳划分泥泵是一种在工作过程中将原动机的机械能的网格数量见表1。收稿日期：2014—03—25基金项目：舟山市科技局海洋类重点资助项目(2012C22014)作者简介：杨资卿(1989一)，男，浙江余杭人，浙江海洋学院硕士研究生，主要研究方向为流体机械(泵)的结构设计与内部流场分析。·32·2014年第4期杨贽卿：叶片叶型和数量对泥泵内部流场影响研究拟，并选择Eulerian二相流中的MRF模型，采用标性的影响[J]．流体机械，2011，39(4)：1

7、7—20．罗先武，张瑶彭俊奇，等．叶轮进口几何参数对离心泵空准一湍流方程和PhaseCoupledSIMPLE算法进化性能的影响[J]．清华大学学报：自然科学版，2008，48行计算分析。在研究中发现：(5)：836—839．a．在泥泵内部的速度分布上，相比较叶片叶刘宜，李永乐，韩伟，等．离心泵的进口几何参数对泵空化型，叶片数量对速度分布的影响更加大。性能的影响[J]．兰州理工大学学报，2011，37(1)：50—b．在压力分布上，相比三叶片，在四叶片的作53．黄思，吴玉林．复合叶轮离心泵的全三维湍流数值模拟[J]．用下泥泵内部压力的分布更为合理

8、。水泵技术，2006，(2)：26—28．C．在叶型上，相比工作面的叶型为多段圆弧曲沈艳宁，袁寿其，陆伟刚，等．复合叶轮离心泵数值模拟正