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高速离心泵小流量空化性能数值模拟与试验研究
摘要
高速离心泵是一种非常常见的流体机械，具有流量大、扬程高、效率高等优点，广泛应用于石油化工、海洋工程、水处理等领域。但是，在实际应用中，高速离心泵常常会遇到小流量空化的问题，导致泵的性能下降，进而影响整个系统运行。因此，本文针对高速离心泵小流量空化问题，进行了数值模拟与试验研究，并对其机理进行了分析和探讨。结果表明，在不同的工况下，泵腔内部压力与流动速度等因素对小流量空化现象产生了显著的影响，同时对于小流量空化的抑制，减缓泵的性能下降，采用适当的设计和运行参数也起到了十分重要的作用。
关键词：高速离心泵，小流量空化，数值模拟，试验研究，机理分析
Abstract
High-speedcentrifugalpumpisaverycommonfluidmachinery,whichhastheadvantagesoflargeflowrate,highliftandhighefficiency,andiswidelyusedinpetrochemical,marineengineering,watertreatmentandotherfields.However,inpracticalapplications,high-speedcentrifugalpumpoftenencounterstheproblemofsmallflowratecavitation,whichleadstothedeclineofpumpperformanceandthenaffectstheoperationofthewholesystem.Therefore,inthispaper,numericalsimulationandexperimentalresearchwerecarriedoutonthesmallflowratecavitationproblemofhigh-speedcentrifugalpump,anditsmechanismwasanalyzedanddiscussed.Theresultsshowthat,underdifferentworkingconditions,factorssuchasinternalpressureandflowvelocityinthepumpchamberhaveasignificantimpactontheoccurrenceofsmallflowratecavitation,andforthesuppressionofsmallflowratecavitationandtheslowingdownoftheperformancedeclineofthepump,theuseofappropriatedesignandoperatingparametersalsoplaysaveryimportantrole.
Keywords:high-speedcentrifugalpump,smallflowratecavitation,numericalsimulation,experimentalresearch,mechanismanalysis
1.引言
高速离心泵作为一种非常常见的流体机械，广泛应用于石油化工、海洋工程、水处理等领域，具有流量大、扬程高、效率高等诸多优点。在泵运行过程中，一些不利因素往往会导致泵的性能下降，甚至由于一些异常情况的发生，泵正常的运行也很可能受到影响。在众多的因素中，小流量空化是一个非常普遍的问题，这种现象在各种流体机械中都很常见。小流量空化是由于一些压力低于液体蒸气压的地方，液体中的气体被蒸发而产生的空泡。在高速离心泵中，小流量空化现象会导致泵的性能下降，同时也会引起噪声和振动等问题，甚至会对泵造成严重损坏。因此，对Smallflowcavitationproblemofhigh-speedcentrifugalpump进行深入的研究，对于保证泵的正常运行和系统的稳定运行具有重要作用，也具有很高的工程实际意义。
2.Smallflowcavitation机理分析
小流量空化是由于沿泵叶片表面开始的局部压力在某些点下降到蒸汽压力，从而导致液体中的气体被蒸发而形成的空泡。当流入泵腔的液体流速变小时，如在泵的出口或者泵叶片拐角等地方，就会产生空泡。当液体通过泵高速旋转的叶片时，叶片上的湍流将空气带入液体，所以液体中会含有大量的气泡。而当泵的压力低于液体的气化压力时，这些气泡会迅速膨胀，从而形成空化区域，这些空化区域会影响液体的流动，从而影响泵的性能。
3.Smallflowcavitation数值模拟
为了更好地研究Smallflowcavitation问题，本文采用数值模拟方法对从旋转轴向扇叶离心泵中的Smallflow