诱导轮对高速离心泵性能的影响分析

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1、第37卷第3期火箭推进V01．37，No．32011年6月JOURNALOFROCKETPROPULSIONJun．2011诱导轮对高速离心泵性能的影响分析张召磊，张楠，窦唯，吴玉珍(北京航天动力研究所，北京100076)摘要：基于Navier—Stokes方程组和标准k-e湍流模型，对高速离心泵不同工况下进行了全流道数值模拟。为了验证诱导轮对高速泵性能的影响，设计两个不同的模型进行模拟，分析了泵内的压力场和速度场的变化规律，并预测出其性能曲线。分析表明，在相同流量下，诱导轮使高速泵具有更好的流动特性，可以提高泵扬程、效率。采用数值计算

2、方法可以预测高速泵的性能，并由水力试验得到了验证。关键词：高速离心泵；诱导轮；性能预测；水力试验中图分类号：V434．2—34文献标识码：A文章编号：1672—9374f2011103—0026—07Impactofinduceroncharacteristicofhigh—-speedcentrifugalpumpZHANGZhao—lei，ZHANGNan，DOUWei，WUYU．zhen(BeijingAerospacePropulsionInstitute，Beijing100076，China)Abstract：Basedon

3、Navier—Stokesequationsetandstandard后一占turbulencemodel．thefullpas—sagenumericalsimulationofahi曲一speedcentrifugalpumpwasperformedindifferentworkingcon—dition．Twodifferentmodelsandtheirsimulationsweredesignedtoverifytheinfluenceofinducerontheperformanceofthehigh—speedcentri

4、fugalpump．ThevariationofvelocityandthepressurefieldsinsidethepumpareanalyzedindetailSOastopredicatethepumpperformancecurve．Theanalysisre—suitshowsthatthehigh—speedpumpwithinducerhavebetterflowcharacteristicsunderthesameflowrateandtheinducercanimprovetheefficiencyandheado

5、fthepump．Theperformanceofhigh—speedpumpcanbepredictedbynumericalcalculationmethod．Theconclusionsmadeabovewereverifiedbyhydraulictest．Keywords：hi曲-speedcentrifugalpump；inducer；performanceprediction；hydraulictest收稿日期：2011-02—11；修回日期：201l一04—01基金项目：中国航天科技集团公司支撑项目作者简介：张召磊(19

6、84—)，男，硕士，研究领域为故障诊断、振动与流固耦合等第37卷第3期张召磊，等：诱导轮对高速离心泵性能的影响分析27率，并通过试验进行了对比分析。0引言1高速离心泵的建模高速离心泵内部流动复杂，泵内流动存在湍流、流动分离、汽蚀、二次流等流动现象。随着1．1计算模型计算机技术和计算流体力学的发展，数值模拟技采用诱导轮的高速离心泵实体如下图1所术已成为离心泵内流场分析的重要手段。国内外示。采用三维造型软件对高速泵的叶轮、导叶、许多学者已经对离心泵三维流场进行了数值模拟诱导轮及壳体等进行三维实体建模如图2所示。研究。ShuklaSNE1]通

7、过对离心泵内流场数值计算方案1为采用诱导轮的高速泵，如图2左，其中优化离心泵的性能；ShahramD[21采用数值计算和诱导轮和诱导轮壁面的间隙小于1mm。方案2试验研究的方法对离心泵进行了性能预测和验不含诱导轮的高速泵，如图2右。对模型进行网证；严俊峰【3】对某冲击式涡轮在不同工况下的内格划分，计算区域为离心泵进口到出口的整个流流场进行了定常流动数值模拟，计算结果与试验道。进口流道比较规则，采用六面体结构网格进验证相吻合；李忠[4]对轴流泵内部流场进行了数行划分；对其他过流部分采用自适应强的非结构值模拟和试验研究，为优化设计提供了理论

8、依化四面体网格进行划分，以适应诱导轮、叶轮及据；陈晖[5】对高速平板诱导轮进行了结构设计与导叶等过流部件的复杂形状。最终生成的方案1分析，通过流场计算得到了诱导轮的性能曲线；的高速泵流道网格数为154646