《部分流低温液氮泵性能及流动特性仿真研究》.pdf

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1、2015年第3期低温工程No．32015总第205期CRYOGENICSSumNO．205部分流低温液氮泵性能及流动特性仿真研究邵雪伍继浩李强谢秀娟李青，(中国科学院理化技术研究所低温工程学重点实验室北京100190)(。中国科学院大学北京100049)(航天低温推进剂技术国家重点实验室(中国科学院理化技术研究所)北京100190)摘要：对部分流低温液氮泵进行了外特性及内流场特性的数值模拟研究。通过两种数学模型及不同计算方法的对比，以扬程的预测差异为依据，确定了采用SIMPLEC压力耦合方式标准湍流模型最为精准，扬程偏差在4％以内。泵内流场的分析可知，泵的速度流场分布与部分流泵的设计理论

2、相符；模拟的叶片头部的负压区验证了实验中的零压头现象。关键词：部分流低温液氮泵扬程流动特性中图分类号：TB66文献标识码：A文章编号：1000—6516(2015)03—0046-06StudyonflowcharacteristicsandperformanceofpartialemissioncryogenicliquidnitrogenpumpShaoXue。'WuJihaoLiQiangXieXiujuan，。LiQing，(KeyLaboratoryofCryogenics，TechnicalInstituteofPhysicsandChemistry，ChineseAcade

3、myofSciences，Beijing100190，China)(UniversityofChineseAcademyofSciences，Beijing100049，China)(StatekeyLaboratoryofTechnologiesinSpaceCryogenicPropellantsInstituteofPhysicsandChemistry，ChineseAcademyofSciences，Beijing100190，China)Abstract：Theexternalandflowcharacteristicsofapartialemissioncryogenicl

4、iquidnitrogenpumpweresimulatedandstudied．Basedonthepredictedhead，thetwocalculationmodelandnumericmethodol—ogywerediscussed．TheSIMPLECequationandstandardk—smodelbyunsteadyflowanalysiswereefficientnumericalmethods．bywhichtherelativedeviationofheadwas4％．Thevelocityfieldofnumericcalcula—tionwasconsis

5、tentwithdesigntheory．Meanwhile，thezeroheadofexperimentwasverifiedbythevanesnegativepressureofCFDsimulation．Keywords：partialemissionpump；liquidnitrogenpump；head；flowcharacteristics为用于输送小流量高扬程介质的离心泵，其流量一扬引言程特性曲线平坦，能达到变流恒压效果，解决了一般低温工质如液氮、液氧、液氢和液氦等低温流体离心泵小流量超压问题，在小流量、高扬程的低比转在高温超导电缆、超导磁体等工业及科研中的应用日速泵领

6、域，部分流泵日益取代离心泵。由于在输送过益广泛，对其输送要求也越来越高⋯。部分流泵作程中，低温流体极易气化，对于输送低温流体部分流收稿日期：2015-03—16；修订日期：2015—05—27基金项目：航天低温推进剂技术国家重点实验室基金课题KLTSCP1306资助。作者简介：邵雪，女，29岁，博士研究生。第3期部分流低温液氮泵性能及流动特性仿真研究47泵的研究相对较少，这就需要对泵内部流体流动进行为了提高数值计算与试验的可比性，所采用仿真研究，从而提高部分流低温流体泵的效率。物理模型与低温液氮实验泵结构近似。建立整个过中国科学院理化技术研究所自行研制了一套完流流道计算域模型，全计算域包

7、括进水管流道、叶轮整的高速部分流低温流体泵性能参数的测试平台，并流体流道、同心泵壳流体流道和出口扩散管流道。为建造一台供性能测试用的液氮实验模型泵。了简化计算，建模时忽略叶轮与后泵体间隙，去掉叶部分流泵内流动是全粘性三维流动，叶轮属于高轮圆角和泵壳的尖角部分。由于在蜗舌和喷嘴扩散速旋转的过流部件，其内部流动对泵的扬程．流量、扬管等面积突变区域处易发生流场的畸变，将进出口扩程．效率和抗汽蚀性能等均有重要影响，为了深入、透散管的直管段设