对称翼型导叶的轴流泵数值模拟.pdf

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1、黑龙江农业科学2014(2)：125～129HeilongjiangAgriculturalSciences对称翼型导叶的轴流泵数值模拟孟凡英。吕晓军(辽宁工程技术大学机械工程学院，辽宁阜新123000)摘要：针对农业灌溉中对轴流泵性能的要求，为了更深入的研究该轴流泵的性能特性，研究了NAcA0006对称翼型导叶的轴流泵性能，利用计算流体动力学软件Fluent，采用RNGk—E湍流模型和sIMPLEC算法对该轴流泵进行数值模拟。通过对其进行数值计算和对比分析表明，设计工况下的数据值不仅与Fluent软件模拟的数据值相对误差为

2、1．9，并且应用Fluent软件模拟计算得到泵的性能曲线与性能实验的结果吻合较好，证明了在轴流泵导叶设计中，NACA0006翼型不仅结构简单、适用性良好，而且取得了更高的效率。关键词：轴流泵导叶；NACA翼型；性能；Fluent模拟中国分类号：TH312文献标识码：A文章编号：1002—2767(2014)02—0125一O5轴流泵具有低扬程、流量大、转速高的特性，广该研究采用NACA0006翼型的轴流泵，基于泛应用于农田灌溉、冶金、石油化工、防洪排涝和跨雷诺平均N—S方程和RNGk一￡湍流模型，运流域调水等领域，有着巨大的

3、应用价值和发展潜用SIMPLC算法，基于CFX软件对轴流泵叶轮力。轴流泵的叶轮和导叶是构成轴流泵装置的核内流场进行数值计算，并将计算数值与流场测量心部件，是实现能量转换的重要组成，直接关系到实验数值进行对比，总结出导叶采用NACA0006水泵的性能。提高整个泵装置的性能，基本都是从翼型的轴流泵高效的流动参数特征和性能特征，叶轮和导叶两方面人手。因此，研究轴流泵导叶的为进一步改变轴流泵导叶形状从而提高轴流泵水结构对水泵性能的影响具有现实的指导意义_】]。力设‘水平提供借鉴。目前，在对轴流泵设计研究时，大多数采用模型实1水力模型

4、设计验的方法，然而，此方法不仅受到模型尺寸的限制、1．1轴流泵的几何模型边界的影响、试验周期长、经费多，仅凭实验研究难传统的轴流泵水力设计常用方法有升力法和以深入了解轴流内部流场特性，故不能广泛应用此圆弧法_5]。升力法是最早用来设计轴流泵叶轮叶种方法满足生产实际的需要。与此同时，随着计算片的方法，目前仍然广泛采用。升力法设计叶片的机技术和CFD理论的逐步发展，轴流泵的内部流假定是叶轮叶片数很少，在叶轮叶片栅中的液体绕场特性的研究广泛采用数值模拟技术(CFD分析流接近于单个机翼的绕流，因而叶轮叶片栅中翼型技术)。国内外对于轴

5、流叶轮内流场的数值模拟已相互作用对绕流特性影响不大，因此该研究采用升经作了一定的研究，例如，王国玉等2]研究湍流模力法设计轴流泵的叶轮叶片和导叶叶片。型在轴流泵性能预测中的应用中发现，RNGk一￡轴流泵叶轮模型的设计由4个叶片构成，叶湍流模型能较好地预测轴流泵的特性。冯卫民轮叶片选用NACA4410翼型，导叶叶片选用等[胡应用RNGk一￡湍流模型分析了轴流泵内部NACA0006翼型。该轴流泵的设计参数为：转速流场的瞬时特性，表明该计算方法模拟轴流泵的可为1450r·S一，流量为0．3131。·S，扬程为4．15m，行性。Fe

6、lix~叫等采用CFX-TASCflow软件计算了叶轮直径为300mm。轮毂直径为140mm，导叶混流泵的内部流场，准确地预测了泵的外部特征，数为6。设计的三维轴流泵模型见图l。但缺少运用CFD计算数值与流场测量实验的数值的对比分析。因此，在采用CFD技术研究轴流泵的同时结合流场实验技术，为深入研究轴流泵的性能特性提供了有效的方法。收稿日期：2013-09—25图l轴流泵泵段水力模型第一作者简介：孟凡英(1963一)，女，辽宁省阜新市人，教授，从事流体机械及工程研究。E-mail：272619335@qq．cornl25黑龙

7、江农业科学2期1．2NACA0006翼型坐标的确定率．目前在泵中翼型相对厚度的选择一般采用对于高转速大流量轴流泵，普遍应用NA—0．05～0．12中等厚度的翼型。CA4位数字翼型。轴流泵叶片厚度的改变直接NACA0006基本厚度E73分布为：影响泵的效率和扬程】。因此选择NACAOOO6f一一±(0．29690√一0．12600~-翼型做为轴流泵导叶的翼型进行研究。u0．35160+o．28430~。一0．10150)(1)NACA0006翼型坐标的确定与CIARKY翼y-1．1Ol9t(2)型、LS翼型和葛廷根翼型等不同，

8、4位数翼型最式中，2y、、和分别为上下翼面相对坐标、大厚度一般在离前缘的3O弦长处，已取得实验相对厚度、弦长的等分点坐标和相对前缘半径。数据的有相对厚度为6、8、9、10、12、通过将数据代入(1)、(2)，可计算出NAu-15、l89／6、21及24的翼型，为了提高泵的效CA0006翼型