多级泵内部流场的三维数值模拟及性能预测.pdf

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1、FLUIDMACHINERYVo1．39，No．8，2011文章编号：1005—0329(2011)08—0024—05多级泵内部流场的三维数值模拟及性能预测张学静，杨军虎(1．桂林电子科技大学，广西桂林541004；2．兰州理工大学，甘肃兰州730050)摘要：利用CFD软件Fluent对多级导叶式清水离心泵的内部流场进行了数值模拟，得出了叶轮及导叶内部流道的速度和压力分布规律，并发现了叶轮进口回流，出口的二次流动特征等叶轮内部流动的细节，导叶出口区产生了一个低压区等流动特征。然后根据自编计算软件利用计算得到的速度场数据计算出

2、泵的扬程、功率、效率和流量之间的关系曲线，并与试验数据进行了比较。结果表明：在设计工况附近，预测值与试验值吻合较好，在其它工况点，特别是小流量工况点，误差较大。关键词：多级导叶式离心泵；数值模拟；性能预测中图分类号：TH3l1文献标识码：Adoi：l0．3969／j．issn．1005—0329．2011．08．006Three-dimensionalNumericalSimulationandPerformancePredictionofMultistagePumpZHANGXue-jing‘，YANGJun．hu(1．Gui

3、linUniversityofElectronicTechnology，Guilin541004，China；2．L~lzhouUniversityofTechnology，Lanzhou730050，China)Abstract：Three—dimensinalmodelingandcaculatingoftheimpellerandvaneddifuserthroughacentrifugalpumpstagehavebeenperformedbyusingCFDsoftwareFluent．Thepressureandve

4、locitydistributioninimpellerandvaneddifuserayeobtained：thereisreverseflowininletofimpellerinthelowworkingcondition．Cireumflueneeisobservedoutlet．Anareaoflowpressurecanbeseeninthevaneddiffuserexpo~．Then，wegettheperformancecurvethroughacentrifugalpumpstagebycollectingt

5、hedata．Thecomparisonofthepredictionwiththeexperimentshowsthattheerrorislowatdesigncondition，buttheerrorsarehighatotherworkingconditionsespeciallyatlowflux．Keywords：multistagediffuserpump；numericalsimulation；performanceprediction1前言2叶轮与导叶的内部流场计算对于多级泵叶轮及导叶内的流场及性能预测2．1实

6、体模型的研究，无论在国内还是在国外研究的都很少。MD40—6．3多级导叶式清水离心泵的性能科研人员主要是对单级离心泵的叶轮与蜗壳进行参数：流量Q：6．3m／h，扬程H=25．0m，转速n大量的研究工作。=2950r／min，轴功率P：0．95kW，效率r／=本文采用CFD的Fluent软件对MD40—6．345％，汽蚀余量NPSHr：2．0m；叶轮几何参数：多级导叶式清水离心泵的叶轮与导叶进行内部流进口直径D0=55．00mm，出口直径D2=138．00场的数值模拟，得到速度及压力的分布规律以及mm，出口宽度b=5．15ram，

7、出口角度=28。，叶进口回流、出口二次流等重要的流动现象并导出片数Z=5，叶片包角127。；导叶几何参数：直径计算数据，对其性能进行预测，通过预测结果与试D3=141．0mm，宽度b3=8．5mm，高度H=8．5验数据的比较，分析产生误差的原因，为改进水泵mm。根据以上参数利用GAMBIT软件建模，模型的设计和进一步提高泵的效率提供依据。如图1所示。收稿日期：2011一O1—13基金项目：2010年桂林电子科技大学学术梯队及特色研究方向重点资助项目。2011年第39卷第8期流体机械25强度和水力直径。叶轮叶片工作面与背面以及前后

8、盖板和延长部分的上下表面均设为壁面边界条件，且均为旋转壁面。在临近壁面区域采用标准壁面函数，且无滑移边界条件。导叶的各面均设为壁面边界条件，且为静止壁面。在延长段两侧使用了周期性边界条件。2．4计算结果及分析图1多级泵一级的三维模型图2是叶轮的压力分布。从图中可