双吸离心泵叶片区压力脉动特性分析

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1、2011年9月农业机械学报第42卷第9期!双吸离心泵叶片区压力脉动特性分析瞿丽霞王福军丛国辉姚志峰(中国农业大学水利与土木工程学院，北京100083)【摘要】采用大涡模拟方法(LES)和滑移网格技术，对双吸离心泵不同工况下的内部三维非定常湍流流场进行了数值模拟，研究了叶轮区域流场特性及叶片表面的压力脉动特性。结果表明，叶片区的压力脉动频率以叶轮转频为主，且压力脉动幅值随着偏离设计工况程度的增大而显著增加，尤其是在小流量工况Q/Qd=0.62下，压力脉动变化幅度最大，约为最优工况的3倍;设计工况下，叶片头部区域压力脉动幅值最大，约为

2、静压均值的14%，分别比叶片正面中心处大86%，比叶片背面中心处大169%。关键词:双吸离心泵叶片压力脉动大涡模拟中图分类号:TH311文献标识码:A文章编号:1000-1298(2011)09-0079-06PressureFluctuationsoftheImpellerinaDouble-suctionCentrifugalPumpQuLixiaWangFujunCongGuohuiYaoZhifeng(CollegeofWaterConservancyandCivilEngineering，ChinaAgricultura

3、lUniversity，Beijing100083，China)AbstractThelargeeddysimulationmethodwithslidingmeshtechnologywasusedtoinvestigateunsteadyflowcharacteristicinadouble-suctioncentrifugalpumpondifferentoperatingconditions．Theunsteadyflowintheimpeller，especiallyonthebladesurfacewasfocused

4、on．Theresultsshowedthattherotatingfrequencydominatedthepressurefluctuationsintheimpelleratdesignandoff-designconditions．Theamplitudeofthepressurefluctuationbecamehigherwhentheflowratewasfarerfromthedesignflowrate，especiallyatQ/Qd=0.62thatthemaximumamplitudeoccurred，ne

5、arlythreetimesofdesigncondition．Atdesigncondition，themaximumamplitudeofpressurefluctuationshappenedonthebladeleadingedge，nearly14%ofaveragepressure，whichwasrespectively86%and169%higherthanthecentersofthebladepressuresideandsuctionside．KeywordsDouble-suctioncentrifugal

6、pump，Blade，Pressurefluctuation，Largeeddysimulation脉动信息最直接的方法是试验测试，但这种方法对引言于离心泵，尤其是小型离心泵来说存在很大的技术双吸离心泵广泛应用于大型调水工程、农田灌难度，且成本高、周期长。随着CFD技术的发展，已溉和城镇供水等领域，其内部动静干涉等因素可能有越来越多的学者将CFD应用于离心泵的非定常［1～4］引起泵内压力脉动，进而导致振动、噪声等危害。随流场特性研究。着双吸离心泵尺寸不断增大，功率不断增加，运行稳目前，离心泵内部湍流数值模拟广泛采用定性问题显得尤为

7、突出。RANS方法。但对于非定常问题，由于时间平均的叶片区压力脉动是直接影响离心泵转子振动的雷诺方程和湍流模型是基于Boussinesq的涡粘性假重要因素，研究该区域压力脉动情况可以为叶片优定提出的，认为湍流粘性各向同性，故在求解复杂湍化设计、提高水泵运行稳定性提供依据。获取压力流流动时具有一定的局限性。而大涡模拟(large收稿日期:2010-08-30修回日期:2010-10-08*中央高校基本科研业务费专项资金资助项目(2009TD12)和北京市教委科学研究与科研基地建设项目(20100909)作者简介:瞿丽霞，博士生，主要

8、从事水动力学与水力机械研究，E-mail:qulixia2005@163．com通讯作者:王福军，教授，博士生导师，主要从事水动力学与水力机械研究，E-mail:wangfj@cau．edu．cn80农业机械学报2011年eddysimulatio