口环间隙变化对离心泵性能的影响研究

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1、第33卷第5期水力发电学报Vol.33No.52014年10月JOURNALOFHYDROELECTRICENGINEERINGOct.,2014口环间隙变化对离心泵性能的影响研究1211赵伟国，邬国秀，黎义斌，王秀勇(1.兰州理工大学能源与动力工程学院，兰州730050；2.湖北文理学院机械与汽车工程学院，湖北襄阳441003）摘要：基于雷诺时均N-S方程组和RNGk-ε湍流模型，采用三种口环间隙变化方案对离心泵进行了数值模拟：只改变前口环间隙，只改变后口环间隙，同时改变前后口环间隙；与试验结果的对比表明，计算结果与试验结果吻合良好，在可接受的误差范围内；三种间隙变化方案中，以前口环间隙的改

2、变对离心泵性能的影响最大。口环间隙的改变不仅会对离心泵的容积损失产生影响，而且会影响离心泵的外特性。从流场结构看，间隙变化的影响主要集中在前后腔体及间隙出口处；随着间隙增大，腔体处低压区向蜗室方向扩大，而间隙出口处高压区也有扩大趋势。由间隙增大导致的泵进口压力升高，在大流量工况下可以提高泵的空化性能。关键词：离心泵；口环；间隙；CFD；RNGk-ε湍流模型中图分类号：TH311文献标识码：AStudyoneffectsofwear-ringsclearancemodificationsonperformanceofcentrifugalpump1211ZHAOWeiguo，WUGuoxiu，L

3、IYibing，WANGXiuyong（1.SchoolofEnergyandPowerEngineering,LanzhouUniversityofTechnology,Lanzhou730050;2.SchoolofMechanicalandAutomotiveEngineering,HubeiUniversityofartsandscience,Xiangyang,Hubei441003）Abstract：BasedontheReynoldstime-averagedN-SequationsandaRNGk-εturbulencemodel,acentrifugalpumpwassimu

4、latedforthreeschemesofwear-ringsclearancemodification,i.e.onlyfrontwear-ringclearancemodified,onlyrearwear-ringclearancemodified,andbothclearancesmodified.Comparisonshowsagoodagreementofthenumericalresultswithexperiments.Amongthethreeschemes,thefrontclearancechangehasthemostsignificantinfluenceonthe

5、performanceofcentrifugalpump.Achangeinwear-ringclearancesnotonlyhasaneffectonvolumetricloss,butonpumpperformance.Aflowstructureanalysisshowsthatthemodificationeffectsmanifestinthefrontandrearchambers,alsointheoutletofclearances,whileinsignificantinothersectionsofthepump.Astheclearancewidens,alowpres

6、sureareainthechambertendstoexpandtowardthevoluteandahigh-pressurezoneneartheclearanceoutlethasatendencytoexpandtowardtheimpellerinlet.Thisfurthercausesanincreaseinstaticpressureatthepumpinletandaconsequentimprovementonthecavitationperformanceofthepumpinhighflowconditions.Keywords：centrifugalpump;wea

7、r-ring;clearance;centrifugalpump;CFD；RNGk-εturbulencemodel0引言口环间隙密封是离心泵叶轮密封最常用的一种形式，其主要作用是限制叶轮工作室内的高压液体向叶轮进口前或叶轮中心的低压区泄漏。口环间隙的大小和形状直接影响到叶轮密封的效果，并且对整机性能[1]有重要影响。[2-4]间隙流动是目前流体机械研究的热点问题，其中对于叶顶间隙的研究较多。而有