对低比转数冲压焊接离心泵粘性设计方法及其应用

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1、!""#年$月农业机械学报第%&卷第$期化""低比转数冲压焊接离心泵粘性设计方法及其应用刘元义""!摘要""提出了把!理想流体"作为参照量#以粘性边界层作为水流动边界条件的粘性水力设计方法$针对冲压焊接离心泵吸入口的流态#推导出粘性条件下的畸变方程和输运方程式#以此应用于冲压离心泵的水力设计#实践应用改善了离心泵的性能#提高了泵的运行效率$关键词#离心泵"低比转数"冲压"理想流体中图分类号#2)%55文献标识码#"4+3,B03+1’I0"-&$3&.!"*)9+’1*’$Y05$+’120’"/+.#1*5J#)93*’

2、$@-0+/(995+,*"+&’3&(*#*$%C(%HIC+RN+F,+)-./0)12N8;.LI+N*NF2&(:3"/*,"2/(?7$7’9#FC9’:’99(%+;-;/’!(,’$<<(6*(,"#79-7-?’,;/’B(?>-*?/C,9$*<(>,’?(+%=’;/-,?*%,’9;/’>-%,(;(-%?-:8$;’9A=-B(%+F-9,’9-:B(?>-*?<$C’9-:F-9,’9D2/’$*;/-9?-:;/(?7$7’9,’,*>’,B(?>-*?,(?;-9;(-%’6*$;(-%?$%,;9

3、$%?7-9;’6*$;(-%?$>>-9,(%+;-8$;’9’%;’9(%+>-%,(A;(-%?-:;/’?;$=7(%+$%,8’<,(%+>’%;9(:*+$<7*=7?D2/(?=’;/-,/$?F’’%$77<(’,;-;/’/CA,9$*<(>,’?(+%-:;/’7*=7?$%,(=79-B’,;/’(9:*%>;(-%?$%,’::(>(’%>CD;0%6&/$3"G’%;9(:*+$<7*=7?#&-8?7’>(:(>?7’’,#H;$=7(%+#_,’$<<(6*(,上#提出了把!理想流体"作为参照量#把

4、粘性边界层""引言作为动边界条件的粘性流水力设计方法$而且针对水泵的水力设计目前大都按!理想流体"方法进冲压焊接离心泵内粘性流的特点#建立了泵吸入口行#并且已达到相当完善的程度#除核电主泵以外#的粘性流方程组#求解粘性流过流通道及速度场的几乎国民经济各部门使用的离心泵均可自行设计$畸变值#以此应用于低比转数冲压焊接离心泵的设但是对于输送粘性浆液以及!粘性效应"明显的低比计#解决了离心泵长期存在的!偏工况"运行问题#提转数冲压焊接离心泵#效果并不理想$国家在!八高了泵的运行效率$五"(!九五"期间#均组织过科技攻关#形成了一些非)

5、5!!*<"离心泵设计理论基础和实践概况粘性设计方法#但未能从根本上解决问题$国外也在这一领域进行探讨与研究#由于数理方程的<=<"粘性流动与离心泵内的$理想流体%运动复杂性#目前离心泵的水力设计都是在!理想流体"水泵设计的理论基础是流体运动的纳维斯托情况下#利用非粘性流动的欧拉方程进行求解$但克斯方程$当考虑粘滞力:的影响时#OH方程是是按!理想流体"设计的各种离心泵#在!粘性效应"椭圆方程#其充分必要条件是同时遵守斯特鲁哈定明显的情况下使用#泵的运行效率降低#有的甚至无律(欧拉定律(雷诺定律及沸汝德定律$因而要模拟法使用$因

6、此#探讨一种离心泵粘性流水力设计方一个水力现象#必须保持几何相似(运动相似和动力法成为当务之急$相似$洛马金""甚至从数学上证明#考虑粘性力本文在!二相流稀相轻介质"试验研究的基础时四大定律无法同时满足#OH方程组无法求收稿日期’!""%5"5&刘元义"万方数据山东理工大学教务处"教授"博士#!##"$3"淄博市"第$期刘元义*低比转数冲压焊接离心泵粘性设计方法及其应用W‘!%"解#对于离心泵$还要考虑二阶对称张量的湍流>"离心泵粘性流水力设计方法的理论基础附加应力$所以离心泵的水力设计一般不考虑粘性#在不考虑液体粘滞力影响的情

7、况下$忽略雷诺>=<"固体边界附近的粘性边界层现象定律$只遵守欧拉定律$OH方程简化为%理想流粘性边界层是粘性流体进入流道后$受边界粘体&的欧拉方程$其数学表达式为性或凹凸的阻滞作用而形成的#当第一个质点流速$5+l+GX+GX+GX+GX降到零$影响到第二个质点$使其流速降低$并传递QB7AGXAG2AGj,+X+1+X+2+j到离边壁较远的质点#从试验看出*这种影响局限YB5+l7+G2AGX+G2AG+G2AGj+G2’5(在边壁附近一层不厚的液体里$其厚度为-$如图5#2,+2+1+X+2+j所示#5+l+Gj+Gj+G

8、j+GXdB7AGXAG2AGj%,+j+1+X+2+j式’5(与连续性方程共同组成四个方程组求解$个未知数$理论上方程组封闭可以求解$但事实上十分困难$因为二阶非线性偏微分方程组$必须线性化$而且只有在某些特定的条件下才有解$通常简化为平面问题$用拉普拉斯方程