离心泵的叶片进口几何形状对泵汽蚀性能的影响

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1、离心泵的叶片进口几何形状对泵汽蚀性能的影响张建华1,楚武利1,马文瑛2（1.西北工业大学陕西西安710072,2.西安航天泵业有限公司陕西西安710100）摘要：为了改善离心泵内的汽蚀性能，以ZA150-315石油化工离心泵为研究对象，在离心叶轮基本外尺寸和设计转速相同的情况下，以三种不同厚度变化规律构造三种离心泵叶轮,运用FLUENT软件进行数值模拟计算，得到汽蚀发生时泵内部气-液两相分布规律和压力分布规律。分析表明：叶片进口段的形状影响泵的汽蚀性能。叶片进口段形状越接近流线型泵的抗汽蚀性能越好，加大叶片进口段曲

2、率半径可以降低泵的汽蚀余量，改善泵的汽蚀性能。关键词:离心泵；汽蚀性能；数值模拟；进口边形状中图分类号:TH311　　　文献标识码:AEffectofcentrifugalpumpbladeinletgeometryonpumpcavitationperformanceZHANGJianhua1,CHUWuli1,MAWenying2(1.NorthwesternPolytechnicalUniversity,Xi,an710072,China2.Xi,anSpacePumpIndustrialCo.,LTDXi,

3、an710100)Abstract:Inordertoimprovecentrifugalpumpcavitationperformance,ZA150-315petrochemicalcentrifugalpumpwerestudied.Withthebasicexteriorparametersandrotationalspeedofcentrifugalimpellerwerefixed,centrifugalimpellersweregeneratedwiththreedifferentchangesoft

4、hickness,thevapor-liquidtwo-phasedistributionandpressuredistributionofcentrifugalimpellerinnerflowwereobtainedbyusingcomputerfluiddynamicmethod.Analysisofsimulatedresultsdemonstratethat,Thebladeinletgeometryhaveeffectonpumpcavitationperformance.Thegeometryofth

5、ebladeinletclosertostreamline,thebettertothepumpanti-cavitationperformance,increasingtheradiusofcurvatureofthebladeinletsectioncanreducethepumpcavitationallowance,improvingpumpcavitationperformance.Keywords:centrifugalpump;cavitationperformance;numericalsimula

6、tion;bladeinletgeometry离心泵在运行过程中，汽蚀会使其过流部件产生磨蚀破坏，产生噪声和振动，汽蚀化严重时泵的效率显著降低甚至不能正常运行。因此，如何提高离心泵汽蚀性能是流体机械研究领域的一个重要研究方向[1-2]，目前针对改善离心泵汽蚀的研究较少[3-6]，因为泵内汽蚀涉及的因素较多，现有研究资料中数据比较分散，对离心泵设计还没有形成比较统一的方法，如何提高离心泵汽蚀性能，在这个问题上一直很难取得突破性进展，还需要继续开展相关的研究工作。本文以ZA150-315（ns=97.8）中比转速泵三种

7、叶片厚度变化规律为例，在保证叶轮的基本外尺寸相同的情况下,采用从叶片工作面向叶片背面的加厚方式，基于同样的双蜗壳结构的压出室,以三种不同的厚度变化规律对离心泵叶轮叶片进行造型，设计了三种离心泵方案，分析叶片厚度变化规律对离心泵汽蚀性能的影响。方案一、二比方案三在叶片进口段有较大的曲率。方案三采用从叶片进口到最大厚度处的直线过渡设计，方案一、二采用有一定弧度的曲线设计。三种离心泵方案叶片进口形状如图1所示(以叶片吸力面截面为基准面将叶片拉直后的垂直投影图)。图1三种离心泵方案叶片进口形状对比图1计算模型本文以国内常用

8、的ZA150-315型石油化工泵为研究对象。该泵的扬程H=32.5m，设计流量qV=220m3/h，转速n=1475r/min，汽蚀余量NPSHR=1.7m。根据上述性能参数及要求确定其基本参数(见表1)。表1叶轮的基本几何参数Tab.1BasicgeometricparametersofimpellerD1/mmD2/mmβ1/(°)β2/(°)b2/m