旋喷泵转子腔的结构优化及数值模拟计算

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1、2015年1月第33卷第1期Jan．2015Vol．33No．1doi:10．3969/j．issn．1674－8530．13．1048旋喷泵转子腔的结构优化及数值模拟计算刘宜，陈文鹏，梁润东，韩正杰(兰州理工大学能源与动力工程学院，甘肃兰州730050)刘宜摘要:通过改变旋喷泵转子腔的结构，结合CFD软件Fluent对不同结构的转子腔泵进行数值计算．计算时以XP300－3型旋喷泵为研究对象，基于雷诺时均N－S方程，采用标准k－ε湍流模型和SIMPLE算法．在已有的研究基础上，对转子腔结构进行优化设计，即在壁面增加凸

2、棱、减小转子腔的轴向宽度以及2种结构叠加的综合优化设计，分析3种结构模型对泵性能的影响，再与原结构模型泵进行对比．结果表明:在同一工况下，相比于原模型，增加凸棱和适当减小转子腔的轴向宽度，都能有效减少流体在转子腔中的停留时间和过流面积，减小对泵体的磨损;两种转子腔结构对泵的扬程和效率都有明显的改善作用，尤其是对泵扬程的提高;在相同工况下，转子腔结构综合优化后，泵的理论扬程和效率较前面任何一种情况都有相当大的改善，表明在此旋喷泵转子腔的结构优化中，结构优化可叠加．关键词:旋喷泵;转子腔;结构优化;数值模拟中图分类号:S

3、277．9;TH311文献标志码:A文章编号:1674－8530(2015)01－0026－05刘宜，陈文鹏，梁润东，等．旋喷泵转子腔的结构优化及数值模拟计算［J］．排灌机械工程学报，2015，33(1):26－30．LiuYi，ChenWenpeng，LiangＲundong，etal．Structureoptimizationandflownumericalsimulationinrotorcavityofroto-jetpump［J］．JournalofDrainageandIrrigationMachiner

4、yEngineering(JDIME)，2015，33(1):26－30．(inChinese)Structureoptimizationandflownumericalsimulationinrotorcavityofroto-jetpumpLiuYi，ChenWenpeng，LiangＲundong，HanZhengjie(CollegeofEnergyandPowerEngineering，LanzhouUniversityofTechnology，Lanzhou，Gansu730050，China)Abstr

5、act:TheflowsindifferentstructuresoftherotorcavityinXP300－3roto-jetpumparesimulatedbyusingtheCFDsoftwareFluent．TheＲeynolds-averagedNavier－Stokesequations，thestandardk－εturbulencemodelandSIMPLEalgorithmareadoptedinthesimulations．Accordingtotheexistingstudiesonrot

6、orcavitystructures，thecavitystructureisoptimizedbyusingthreeconfigurations，name-lyaddingaribonthecavityoutersurface，reducingthecavityaxialwidth，integratingthemtogether．Theflowsintherotor-jetpumpswiththeseconfigurationsaresimulatedandtheirperformancesareex-tract

7、edandcomparedwiththatfortheoriginalcavitystructure．Itisturnedoutthatunderthesameworkingconditionbothaddedribandreducedaxialwidtharehelpfultoeffectivelyreducetheresidencetimeoffluidinthecavityandtoshrinkthecavitycross-sectionareaaswellastorelievewearofpumpcasing

8、．Theconfigurationeitherwiththeriborreducedwidthcanimprovepumpheadandefficiencysig-nificantly，especiallyforthehead．Fortheconfigurationwithbothribandreducedwidth，thepumpissubj