基于CFD的空间导叶内部流场分析及优化设计

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1、2015年9月第33卷第9期Sept．2015Vol．33No．9doi:10．3969/j．issn．1674－8530．15．0001基于CFD的空间导叶内部流场分析及优化设计1，211，21，2张人会，郭荣，杨军虎，李仁年张人会(1．兰州理工大学能源与动力工程学院，甘肃兰州730050;2．甘肃省流体机械及系统重点实验室，甘肃兰州730050)摘要:针对空间导叶传统设计方法的不足，以离心泵的空间导叶为研究对象，采用设计工况下泵的扬程和效率提升为优化目标，在保证叶片进口安放角、出口安放角、导叶轴面等设计参数不变的前提下，通过CFD数值模拟计算不同包角的空间

2、导叶叶型与泵的水力效率之间的关系，从而寻找效率最优的导叶叶型．计算结果表明:空间导叶的叶片包角对泵的内流场结构和泵的外特性有重要影响，在其他流道参数不变的情况下，存在使泵效率最高的最优包角;随着导叶叶片包角的增大，叶片工作面上的高压区域逐步由进口向出口移动，叶片由“前载型”逐步变为“后载型”;小包角时，由于叶片前部分的叶片安放角变化较大，在叶片背面的中部到后部的部分区域存在低速脱流区，且随着叶片包角的增大该脱流区面积逐渐减小并逐渐向出口方向移动;随着叶片包角的增大，叶片进口堵塞现象加重，导叶进口速度逐渐增大．揭示了空间导叶流动结构与导叶包角、型线间的内在关系，

3、为空间导叶的优化及设计提供一定的理论依据．关键词:空间导叶;离心泵;内部流场;叶片包角;脱流中图分类号:S277.9;TH311文献标志码:A文章编号:1674－8530(2015)09－0762－06张人会，郭荣，杨军虎，等．基于CFD的空间导叶内部流场分析及优化设计［J］．排灌机械工程学报，2015，33(9):762－767．ZhangＲenhui，GuoＲong，YangJunhu，etal．AnalysisofflowinvanediffuseranditsoptimizationbasedonCFDmethod［J］．Jour-nalofDrain

4、ageandIrrigationMachineryEngineering(JDIME)，2015，33(9):762－767．(inChinese)AnalysisofflowinvanediffuseranditsoptimizationbasedonCFDmethod1，211，21，2ZhangＲenhui，GuoＲong，YangJunhu，LiＲennian(1．SchoolofEnergyandPowerEngineering，LanzhouUniversityofTechnology，Lanzhou，Gansu730050，China;2．Key

5、LaboratoryofFluidMachineryandSystems，GansuProvince，Lanzhou，Gansu730050，China)Abstract:Concerninglimitationsinthetraditionaldesignapproachforvanediffuserofcentrifugalpump，arelationshipbetweenhydraulicperformanceandvanewrapangleisobtainedbymeansofCFDanalysistoachievethebestdesignofthe

6、diffuser．Intheoptimization，thepumpefficiencyandheadaretakenastheoptimizationobjectivefunctions，whilethemeridianshape，leadingandtrailingedgesvaneanglesremainunchanged．Theresultsshowthatthewrapanglehasanimportantinfluenceontheinternalflowstructureandhydraulicperformanceofthepumpandthe

7、reisanoptimumwrapangleforthebestefficiencywhentherestgeometricalparametersofthediffuserkeepunchanged．Thehighpres-收稿日期:2015－01－03;网络出版时间:2015－09－17网络出版地址:http://www．cnki．net/kcms/detail/32．1814．TH．20150917．1550．010．html基金项目:国家自然科学基金资助项目(51109104，51469014);“十二五”国家科技支撑计划项目(2013BAF01B02

8、);甘肃省高校基本科研业务费专项作者简