基于cfd的中高比转速离心泵叶轮的设计方法

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1、万方数据第39卷第2期2013年4月兰州理工大学学报JoumalofLanzhouUmverSi锣ofTechnologyV01．39No．2Apr．2013文章编号：1673—5196(2013)02_0035-04基于CFD的中高比转速离心泵叶轮的设计方法赵万勇，王磊，赵爽，王钊，杨登峰(兰州理工大学能源与动力工程学院，甘肃兰州730050)摘要：采用了一元理论和二元理论有势流动规律2种设计方法，对中高比转速离心泵叶轮进行水力设计．采用F1u一朗t数值模拟，分别计算叶轮叶片的轴面速度和速度矩，通过分析叶

2、片的轴面速度分布曲线和速度矩分布曲线，验证基于一元理论的叶片轴面速度并非沿过水断面均匀分布，二元理论有势流动设计方法可以设计出叶片内大部分流体满足轴面流动为有势流动的叶轮，但是设计方法尚不成熟．通过CFD计算可以得到泵的特性曲线，采用一元理论设计的叶轮的水力性能好于采用二元理论设计的叶轮，在用二元理论进行叶轮的水力设计中，速度矩分布规律曲线的选取对叶轮的水力性能影响很大．关键词：离心泵I叶轮；设计理论；轴面速度；速度矩中图分类号：THl31文献标识码：AC：n)-b鹪edimpellerd姻i印met加do

3、fmediun卜highspecificspeed咖trifllg啦p唧ZHA0Wan-yong，WANGLei，ZHA0Shuang，WANGZhao，YANGDeng-feng((ⅫlegeofEI地西andPaWerEngin∞ri呕，I埘屹houulliv．of1kclL。I埘uhou730050。chjm)Abstn屺t：Impellersofmediurn．highspecificspeedcentrifugalpumpweredesignedbasedonboththeon}dimension

4、alandtw日卜_dimensioImldesigntheory．Ⅳ【eridionalvelocityandvelocitymomentsdistributiononthebladeweresimulatednumericaIlywithFIuent．Itwasconfirmedbya11alyzingthesedistributioncurVesthatthedistributionofmeridionalvelocityonthebladebasedonone．dimensionaltheorywa

5、suniformalongtheflowpassagecross-sectioTl．Bymeansoftw伊dimensiomltheoryandpotentialflowdistributionmeth—od，animpeUerwithpotentialflowoverthemostpartoftheblademightbedesigned，butthisapproachwasnotyet．TheperformancecurveofpumpcouldbeobtainedwithCFD，hydraulicp

6、erformanceofone-dimensionaltheory_basedimpellerwouIdbebetterthanthatoftwo-dim肌sionaltheory-basedimpeller．Andvelocitymomentsdistributiononbladewouldbeakeyfactoraffectingthehydraulicperformanceofthetwo-dimensionaltheory-basedimpeller．Keywords：centrifugalpump

7、；impeller；designtheory；meridionalvelocity；velocitymom肌ts离心泵的设计理论和方法目前尚不十分成熟，处于半经验阶段[1]，叶轮中液流的实际流动是十分复杂的三维非定常湍流流动，其流动规律及流动机理还未被人们充分认知，且很难用数学和流体力学的方法准确描述．当前迅速发展的叶轮一元、二元和三元设计理论，是建立在3种不同流动规律假设的基础上的，由于假设的规律和简化的方法不同，3种设计理论的设计思路和设计出发点各不相同．其中一元理论计算最为简单，设计资料和设计经验也收

8、稿日期：2012-03—12作者筒介z赵万勇(1962-)，男，甘肃武成人，教授．最为成熟，是叶片式离心泵叶轮的主要设计方法，并被广泛应用；二元理论主要应用在混流式水轮机转轮和混流泵叶轮的设计中，取得了良好的效果；三元理论相比一元和二元理论更接近于叶轮内的实际流动，但是计算复杂，仍处于前沿研究课题，应用较少．这三种叶轮设计理论，从流动规律假设的角度看，三元理论优于二元理论和一元理论，从设计理论的成熟程度和计算难易