有无分流叶片低比速离心泵性能对比分析.doc

200 年月农机化研究第期- 1- 有、无分流叶片低比速离心泵性能对比分析王洋, 蒋其松,傅剑辉(江苏大学流体机械工程技术中心镇江 212013 ) 摘要:采用 FLUENT 对不带分流叶片和添加分流叶片的低比速离心泵的三维流道模型进行数值模拟,计算采用雷诺时均方程和标准 k~ε湍流模型,应用 SIMPLE 算法。对速度、压力云图以及性能曲线进行对比分析,结果表明分流叶片可以冲刷尾流,有效抑制液体的脱流,更好的控制液体的流动,减少叶轮内的水力损失,提高离心泵性能。关键词:开式叶轮;离心泵;数值模拟;湍流模型; 空化性能; 中图分类号: TH311 文献标识码: A 低比速离心泵是应用极其广泛的通用机械,一般是指n s =30~80 的离心泵,具有流量小、扬程高的特点,广泛应用于农业排灌、城市供水、锅炉给水、矿山、石油和化工等领域[1]。近年来,运用 CFD 数值计算求解离心泵内流场已成为水力设计计算的有力工具。文献[2-3] 对叶轮机械流动进行有限元分析, 文献[4] 对离心泵叶轮在工况点和非工况点进行湍流流动模拟, 文献[5] 对扩散管内的湍流流动进行预测, 文献[6] 对带分流叶片的离心泵叶轮进行数值模拟。本文采用 FLUENT 软件,以普通 3 叶片和添加 3 个偏置分流叶片的低比速离心泵为研究对象,对 - 的12 工况点进行数值模拟,并对计算结果进行对比分析,旨在揭示其内部流动的规律, 为其优化设计提供基础信息。 1控制方程质量守恒和动量守恒定律是描述水力机械内部流体运动的基本规律。设叶轮的转速是恒定的。选用与叶轮主轴一起旋转的非惯性坐标系来描述相对运动,叶轮内部的相对运动可以认为是定常的。根据雷诺理论,可得此时的湍流平均动量雷诺方程,其与连续性方程一起可写成下列形式???????????????????????????????????? 0 x y z c x x y z x c y c z u x cx zy c x x y z x c y c z v y cy zy c x x y z x c y c z w z zy u v w uu vu wu u u u S p F uv vv wv v v v S p F uw vw ww w w w S p ? ??? ???? ?? ???? ?? ???? ?? ??? ???? ???? ???? ???? ??? ???(1) 式中: p 为导引压力,包括进水压 ip 和离心力 2ixp p x x ??? ??,2iyp p y y ??? ??,izppz ???, cx cy F F 为科氏力, 2 , 2 cx cy F v F u ? ??? ?。采用标准 k??模型,其方程组为[7]???? 1 2 jck j