三元流动理论在水泵设计中的应用研究

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1、维普资讯http://www.cqvip.com28l2323应用技术研究』2三元嚣动理论在水鄹计巾昀应用研夯-邹宪军7#3oz爱(长沙通大集匝j圭涉承蒙厂·撬抄·410007)摘要应用s、s：流面理论祀计算捷木，把三元同丽降维为二元问丽求鼎，l文章进行了系统论述。计算和试验菇果表明．已初步实现了三元音晤莉理论在水泵设中晦应甩-一达到计算机辅肋设计的目的．也可以认是一种工秸絮用的l占港。．袅奠词．查墨盐墼兰(AD三型堕。流面：1l概述，一2三元流动理论简介l焉醴把原动机的扫曲I能转换为抽进渣体能量舯三元

2、{宽动理论认为：在由叶轮的前盖板、后盖扳-j及叶轮枢铞两个叶片的工作面和背面所构成的流道上泵总发内任何一点的速度(大小及其方向)和压力都是不同可观的，速度可表示为：w—f(R，，z)，如图(1)所示。的经济敢益和社会效盏。紊行业的水泵设许方法来谭于三大{宽动理论。一元蔼动理论假l设l苴劬晷辅对称的，即每个轴面上的菠动均相同，在同一个过水断面上轴面速度均匀分布．因而轴面速度只随轴面漉线一个坐标变化。二元{宽动理论同摔假设藏动是轴对称的，但轴面速度沿同一个过水新簿币是l埘匀分布的，这样，轴面速度随轴面瀛线过

3、教断面形睹l貔两个坐标而变化，可见，一元和二元{宽动理坨都是以无限叶片敷假设为基础，丽三元流动理论是以有限叶片敷为基础，假设w'流动不是轴对称的，每个轴面巍动各不相同，另外，沿同一过水断面轴面速度也是不均匀分布的。这样，囝l坐标系轴面遵度随轴面、轴面濉线和过水断面三个坐标丽2．1基本的流体力学方程变化。由此可见，一元、二元流动理论，虽有一定的实(1)连续性方程(即质量守恒定律)用性，咀是，要设计出优秀高效的水泵，必要具有较1丽广+十击i×x等面+十等—j_一o．”ta强的设计经验，并连行多方案啼造，设计

4、、试验成本(2)运动方程高．尽管三元流动理论已早年提出．但是，在计算技术不发达的年，蔓先谪动理谗应用于求泵设计中，警+w×案+×等+w×等一是件难以想象的工作，随着计算机的出现，计算技术的不断进步，三元流动理论在水泵设计中的应用，才一w一2w×w。一一吉×争⋯⋯_．(b)得以遥步实现。维普资讯http://www.cqvip.com圈2三元流计算程序框圈维普资讯http://www.cqvip.com3．5S流面坐标校正。警+w×等+×+wz×整_个计算程序分数个子程序，每个子程序前都l+l4-’×WR

5、=一1~i×有计算内窖说明，使甩者方便易懂。_4计算结果分析⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．．⋯⋯(⋯c)该程序输出结果为蹴遣内}谤燕场及压力场分布警+w×+×豸+×(使尉直角坐标)将已谖件好的蛩裁参戴按计算程序要求输入计算执包括已知性瞻参数)，即可得：一■石×x害¨⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯。．’’．一(d)．到漉道内速度及压力分布，根据计算结果的合理性a、bc、d式串的wnw、w2系相对建对叶轮导壳型线进行修改，然后再进行计算t从而达度枉R≮移：、三方向的分量，j为给定点处的到计算机辅助设计的目的。对DN400进行

6、三元流动改蛩设计t方案A、B压I力，’为培定点处流体微团的平均密度。如图3所示，用计算程序算出5个S流面上的{甏速a、b,c,d四个方程，有四个未知散(W分布和扬程分布，分别见图4、5。w、wz和P)，在给定工况下和过流部件几何尺寸和形状．加上适当柏边界条件，就可以得到理想不可压缩稳定流动的三元解．但由于此努程组是拟线性的，同时包含存三个自变量的偏微分方程组，并且其它边界菜件也是复杂曲以鞋数学上隶悻非常困难谴就埤华^毒寻找三的黪解酵·2．2S·、Sz流面珲论从空再括定的一条曲线出发，由通过诙曲线上各点的

7、淹运曲质疯所形成的轨迹曲面，嚣为流面，195暑溢面流动舶理田方案，；迭：、ll／一．，c、‘由一起，使最终得劲””蝌醯全三元意义下．3t川幄雾倚、t、『1_．：糖．I。．．饕r，根据所推导出的年、$值再出的徽分方程组，用。,F~RTRAN语富，寰肾1出各个部分的解题过程，田4流速分_布井使甩当编旺萱主及赛解题方法，握牟框图姨流速及扬程分布图中可看出，方案(B)叶轮止圈2蝻好：-·‘-。内流速在相应流程上，普遍低于(A)的大小，因而前r初办髓堵磕初始慌面坐标；者必有较小的流动损失，方案B叶轮出口酣近+出现

8、2l青璧遮；。。。了加速{甏动，而方案(A)呈单调下滑髓势，这样，方3-3S流面坐标校正：案(B)的叶轮出口必然扩压梯度小，减轻了分离强量{方冉瘫量连代t度，趴而有较高的永力蚊串责案{酗的扬程在相应维普资讯http://www.cqvip.com的流程点上，普遍高于方案(A)，意味着方蘖(B)比l。__。2_。，1．

9、l5方案(A)有较高的通藏能力．试验结果‘6毒l明方案(B)优于方案(，也就是说，根据计算翟狮得到的效据，可以判断出设计墅线