低比转速离心泵复合叶轮内部流动的数值计算.docx

低比转速离心泵复合叶轮内部流动的数值计算低比转速离心泵复合叶轮内部流动的数值计算第33卷第4期2007年8月兰州理工大学学报JournalofLanzhouUniversityofTechnologyVol.33No.4Aug.2007文章编号:167325196(2007)0420047204低比转速离心泵复合叶轮内部流动的数值计算齐学义1,张东2,刘在伦1,姬孝斌1,徐洁1,凤尔桐1(1.兰州理工大学流体动力与控制学院,甘肃兰州730050;2.兰州电机有限责任公司,甘肃兰州730050)摘要:采用奇点分布法对普通结构型式的低比转速离心泵叶轮内部流动进行数值计算,通过对由长、短叶片构成的复合叶轮内部流场的实例计算,验证奇点分布法的可行性与适用性.实例计算结果表明:该方法不仅可行、适用,而且显示出一些突出的优越性.指出该方法在计算过程中相关参数的选取对计算结果的影响,并提出这些参数取值范围的建议.关键词:复合叶轮;低比转速;奇点分布法;内部流动;数值计算中图分类号:TK730.2文献标识码:ANumericalcomputationofinnericspeedQIXue21,1,JIXiao2bin1,XUJie1,FENGEr2tong1(1.CollegeofFluid,LanzhouUniv.ofTech.,Lanzhou730050,China;nzhouElectricCorporation,Lanzhou730050,China)Abstract:Numericalevaluationofinnerflowwithinlowspecificspeedimpellerofcommoncentrifugalpumpwasevaluatednumericallybyusingsingularitydistributionmethod.Theinnerflow2fieldofcom2poundimpellercomposedofboththelongandshortvaneswasalsocalculatedasanillustrationtoverifythefeasibilityandapplicabilityofsingularitydistributionmethod.Theevaluationresultshowedthatthemethodnotonlywasfeasibleandapplicablebutalsoexhibitedextraordinarysuperiority.Itwaspointedoutthattherewasinfluenceoftheselectionofrelatedparametersontheevaluationresult,sothatanas2signedrangeoftheseparameterswasproposed,also.Keywords:compoundimpeller;lowspecificspeed;singularitydistributionmethod;innerflow;numeri2calevaluation低比转速离心泵具有流量小、扬程高的特点,用途十分广泛.其几何特征为:叶轮出口直径D2大,出口宽度b2小,流道狭长;其外特性表现为:轴功率曲线较陡,易产生过载,但关死功率较小.效率特性曲线虽比较平坦,但效率值较低,且H2qV曲线易出现驼峰,关死扬程为设计工况的1.1～1.3倍[1].因此,在实际使用中就可能出现效率低,易过载,在小流量工况下易产生振动、噪音和压力脉动等工作不稳定现象.近年来,国内外均提出了一些解决和弥补这些缺陷或弊端的办法,取得了一定的成果.如复合式叶轮的出现,使其性能得到了一定改善,也得到了推广和应用[1～4].但还没有从根本上解决问题,尤其收稿日期:2007201218作者简介:齐学义(19452),男,辽宁台安人,教授,博导.是其设计计算方法与规律性的问题.本文主要以新的思路对其内部流场的设计计算方法做一些探讨.1复合叶轮设计法复合叶轮设计法的实质是通过改变叶轮内的速度和压力分布,使叶轮获得良好的水力性能.由于常规结构中叶轮流道的扩散度较大,叶片对液流作功不均匀,叶轮流道内容易产生脱流和边界层分离现象.复合式叶轮(见图1)通过设置短叶片,在叶轮出口附近将对长叶片背面的液流起到增能的作用,以阻止脱流的产生和发展[5].同时,由于复合叶轮进口叶片数较少,因此相对于全为长叶片而言增大了进口排挤系数,减小了表面摩擦;又由于出口叶片数较多,也减小了有限叶片数的影响,从而提高了离心泵低比转速离心泵复合叶轮内部流动的数值计算48兰州理工大学学报第33卷的理论扬程.并且通过采用复合叶轮的结构型式与泵转速的提高相结合,有效地提高