轴流泵叶轮导水锥型式对叶轮水力性能的影响.pdf

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1、第31卷第17期502015年9月农业工程学报TransactionsoftheChineseSocietyofAgriculturalEngineering、，01．31No．17Sep．2015轴流泵叶轮导水锥型式对叶轮水力性能的影响孟宇1，杨敏官1※，李忠2，高波1，倪丹1(1．江苏大学能源与动力工程学院，镇江212013；2．埃因霍温理工大学，埃因霍温，5612AZ，荷兰)摘要：为探究轴流泵叶轮导水锥的设计方法，揭示导水锥流场的内部流动特性以及不同型式导水锥流场与叶轮流场之间的相互影响关系，并

2、对导水锥头部圆整问题进行初步探索，该文基于三维不可压缩流体的雷诺平均N—S方程和岛．￡湍流模型，采用6种型式的导水锥，利用Fluent软件对各型导水锥流场及其叶轮流场进行三维流场计算。结果表明：出口流场均匀性最好的维多辛斯基式导水锥的叶轮水力效率最高，而出口流场均匀性最差的直锥式导水锥叶轮水利效率最低。叶轮对水流的预旋作用对导水锥流道出口断面轴向速度分布均匀度影响较大，而对速度加权平均偏流角和水力损失的影响很小。同时，水流预旋对导水锥出口流场的轴向速度影响较大，切向速度影响较小。导水锥流场液流越近叶轮

3、，其受叶轮旋转的影响越大。适当增加导水锥的长度可提高叶轮水力效率，但导水锥长度过长会导致水力损失增加，建议导水锥长度最佳取值范围为叶轮外径的0．5～0．7倍。导水锥头部的圆整，可有效消除因尖锐头部造成的逆压梯度，从而减少流场的不稳定性。随导水锥头部圆整长度的增加，导水锥的水力损失降低，叶轮水力效率升高。建议导水锥头部圆整位置距导水锥头部应为导水锥长度的1／8～1／7倍。研究可为高效轴流泵水力模型设计提供参考。关键词：泵；模拟；设计；导水锥；叶轮；水办胜能doi：10．11975／j．issn．1002

4、—6819．2015．17．007中图分类号：TVl31．4；TH312文献标志码：A文章编号：1002—6819(2015)一17—0050—07孟宇，杨敏官，李忠，高波，倪丹．轴流泵叶轮导水锥型式对叶轮水力性能的影响[J]．农业工程学报，2015，31(17)：50一56．doi：10．11975／j．issn．1002—6819．2015．17．007http：／／www．tcsae．orgMengYu，YangMinguan，LiZong，GaoBo，NiDan．Effectsofguidec

5、oneconfigurationonhydraulicperformanceofaxial—flowpumpimpeller[J]．TransactionsoftheChineseSocietyofAgriculturalEngineering(TransactionsoftheCSAE)，2015，31(17)：50--56．(inChinesewithEnglishabstract)doi：10．11975a．issn．1002—6819．2015．17，007http：／／www．tcsae．o

6、rg0引言大流量、低扬程的轴流泵在农业领域广泛应用。导水锥是轴流泵叶轮装置的重要组件，位于叶轮前部，可确保轴流泵进口水流流态平稳，流速分布均匀，尽可能地减少水力损失¨J。已有研究对轴流泵装置进口流道的设计有所涉及，但是对轴流泵叶轮与进口流道之间相互影响的研究却鲜有见闻。仇宝云等[1悃五孔探针实测立式轴流泵叶片进口流场，发现水流经过弯曲流道后，在到达导水锥前端时，经叶轮过流特性的反作用，叶片进口断面流动既不均匀，又非轴向。陈伟等【2。]采用试验和模拟的方法研究了立式轴流泵叶轮室进口的流态，得出当轴流泵叶

7、轮在小流量工况运行时，叶轮室进口的外圈水流出现与叶轮转动方向相同的预旋流动。杨华等【4j】采用粒子图像测速技术(particleimagevelocimetry，PIV)对轴流泵叶轮进口轴面流场进行了二维流速测量，并在叶轮进口设置挡板以改善水泵性能，表明小流量工况下，在叶轮进口靠近壁面收稿日期：2015．05—06修订日期：2015．08—10基金项目：国家自然科学基金资助项目(51206063)作者简介：孟宇，男，江苏徐州人，主要从事流体机械研究。镇江江苏大学能源与动力工程学院，212013。Ema

8、il：simengpiaoyu@163．com※通信作者：杨敏官，男，江苏常州人，教授，博士生导师，主要从事流体机械研究。镇江江苏大学能源与动力工程学院，212013。Email：mgyang@ujsedu．cn处存在明显回流，回流区域随流量的减小而增大。朱红耕等【6】对轴流泵肘形进水流道进行了数值模拟，发现轴流泵叶轮配合肘形进水流道后，进水条件受影响显著，水泵性能无法正常发挥。Tang掣7J设计了大型泵站进水池的凸台等除涡装置。Ahmad等【8]表明带