后置导叶对斜流泵性能的影响及分析.pdf

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1、·28·小凉柱采2009年第6期后置导叶对斜流泵性能的影响及分析王博琚冀春俊赵衡庞志梅郎肖4(1一大连理工大学能动学院，l16023；2一华北水利水电学院电力学院，郑州；3一沈阳鼓风机集团有限公司，110869；4一驻沈阳地区舰船配套军代室，110869)摘要：应用NUMECA软件，对一斜流泵内部流场进行了数值模拟，得到了速度与旋涡分布。通过对流动情况的分析，对出口导叶(后置导叶)进行了修改，从而改善了流动情况，并提高了整机的性能。关键词：斜流泵后置导叶流场影响数值模拟轮、出口导叶、出口段。其中进口导叶片5片

2、、叶1引言轮叶片6片、出口导叶(后置导叶)7片。主要计算参数为：工作流量Q=1393m3／h；进15参数：斜流泵是一种性能优良的大流量、低扬程、比293K，P=-0．2MPa；工作转速：n=3000r／rain。转速较高的泵，它的高效区和稳定工作范围较宽，变工况性能良好，并有明显的高效低噪(声)的特3计算方法、网格及边界条件点。后置导叶作为其主要元件，对整机的效率有重要的影响。【lj3．1数值方法随着计算流体力学的发展，数值模拟技术在风机、水泵等许多工业领域得到广泛应用，并逐步完流场采用流体力学计算软件Fin

3、e／Turbo计算得善。121本文通过对整台模型的数值模拟，得到了该到。湍流模型选用“一方程”Spalart—Alhnaras模模型的内部流动情况。并根据数值模拟结果分析后型[31。采用有限体积中心格式，时间推进解法。采置导叶影响泵水力性能的主要因素，对扭曲式后置用残差光顺方法，多重网格层数等于3，选择CFL导叶叶形进行修改，提高其性能。数为3。在最细网格上计算迭代3000步或残差等于1O时，计算结束。2物理模型3．2计算网格本文研究对象为某斜流泵，其子午截面流道如在AutoGrid5中生成叶轮及进口导叶、出

4、口导图l所示，计算区域包括进口段、进口导叶、叶叶全通道网格，进口段和出口段部分的网格在NUMECA软件的通用结构化网格生成模块IGG中1生成。在近壁面等流动复杂区域，对网格进行了加密以提高这些区域内解的分辨率。采用转子冻结法进行转静子连接，整机计算网格总数150万左右。3．3边界条件工作介质为水。边界条件进口给定总温、总压以及来流方向；出口给定质量流量。壁面给定无滑图1计算模型的子午流道设计图移边界条件；所有转动壁面给定转速，其余壁面转1．进口段2．进口导叶3．叶轮4．出口导叶5．出口段速为零。2009年第6

5、期小番旌采·29·一一．．一，_二图3原方案子午截面通道速度分布图图2原方案子午截面通道速度分布图出口导叶人口局部放大图道后，由于惯性作用，不能完全的跟随叶片流动，4计算结果及分析于是在出口导叶下游形成一个由分离引起的旋涡。并且旋涡内流动很混乱，分离损失很严重。见图6。4．1原方案4．2修改方案从图2原方案子午截面通道速度分布图可以看出，在叶轮出口与出口导叶进口处存在一个明显的鉴于原方案存在的不足，对其进行了修改。分闸引川低速旋涡，这是由于通道的突然扩张引起低速分离造成的。采用出口导叶进口边不与叶轮出口平行的

6、结构形式，在叶轮出口与出口导叶进口间隙处得到较好的流动情况，但是从图4中可见，在出口导叶的人口部分流动存在一个比较大范围的波动，流体的流动发生了一个小角度的转向。从图5原方案出口导叶内速度分布图，我们可以清晰地看到在出口内流体的流动情况。由于出口导叶引导气流转图7各方案子午截面图向，所以在转弯处出现一个高速区。流体在通过弯图6原方案出口导叶速度分布图图4原方毫出口局部放大图度分布图图5原～方案出口一导叶速度分布图尾迹放大图图8原方案出口导叶图9修改方案(1)出口导叶图10修改方案(2)出口导叶·30·小番柱木

7、2009年第6期#滞箍一、t⋯、．一，、一＼．．．、、．。L图l1修改方案(1)子午截面通道速度分布图图12修改方案(1)子午截面通道速度分布图人口局部放大图f广～～～、、lI_～、、、＼～一／图l3修改方案(1)子午截面通道图14修改方案(1)出口导叶图15修改方案(1)出口导叶速度速度分布图出口局部放大图速度分布图分布图尾迹放大图别为修改方案(1)、修改方案(2)。见图7、图8、向接近流体流动方向。目的是改善出口导叶内流体图9、图1O，可以清晰地辨别各方案的不同。流动情况。原方案与改动后出口导叶叶形的比较

8、见通过对原方案流动情况的分析，对出口导叶做图8、图9和图10。以下3方面改动，目的通过改善出口导叶内的流动改动后流动情况见图11。情况，提高整机效率。(1)修改出口导叶前缘，通过图11修改方案(1)子午通道速度分布图目的是减小导叶前端存在的旋涡和流动转向问题。可以看出，子午截面流道内流动情况比原方案有所(2)修改出口导叶后缘，目的是减小尾部存在分离改善，从图12修改方案(1)子午截面通道速度分和旋涡