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第 31 卷 第 14 期 农 业 工 程 学 报 Vol.31 No.14 90 2015 年 7 月 Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering Jul. 2015 不同导叶叶片掠角下轴流泵段水力特性分析及试验 ※ 石丽建，汤方平 ，周捍珑，涂恋恋，谢荣盛 （扬州大学水利与能源动力工程学院，扬州 225100 ） 摘 要：考虑到轴流泵叶轮出口导叶进口区域水流复杂，该文在常规设计导叶基础上通过改变导叶叶片前掠和后掠的角 度，期望导叶能够尽可能的回收叶轮出口的速度环量，提高轴流泵段的效率。该文采用计算流体动力学软件研究后置导 叶在不同的扫掠角度下对轴流泵段水力性能的影响。以常规设计导叶为基础，一共研究计算了 6 种不同导叶扫掠方案， 每种导叶扫掠方案又计算了 8 个不同流量工况点。根据数值模拟结果，分析了不同导叶扫掠角度对轴流泵段能量特性的 影响，对导叶和出水弯管的水力损失进行了定量计算。最后对前掠 16°导叶进行了泵段能量性能试验，并结合数值模拟对 该文主要结论进行验证分析。研究结果表明：导叶扫掠角度对轴流泵段性能影响主要体现在小流量工况，且导叶叶片前 掠效果比后掠好；导叶叶片前掠 16°时，整流效果最好，导叶损失和出水弯管损失最小，效率最高；试验数据与数值模拟 结果各点误差在 3% 以内，验证了数值模拟结果的可靠性、准确性。研究结果不仅有助于导叶水力性能的优化设计，同时 对提高泵段的效率提供了参考。 关键词：泵；设计；数值计算；轴流泵；后置导叶；扫掠；试验分析 doi ：10.11975/j.issn.1002-6819.2015.14.013 中图分类号：TH312 文献标志码：A 文章编号：1002-6819(2015)-14-090-06 石丽建，汤方平，周捍珑，等. 不同导叶叶片掠角下轴流泵段水力特性分析及试验[J]. 农业工程学报，2015，31(14)： 90－95. doi ：10.11975/j.issn.1002-6819.2015.14.013 Shi Lijian, Tang Fangping, Zhou Hanlong, et al. Axial-flow pump hydraulic analysis and experiment under different swept-angles of guide vane[J]. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering (Transactions of the CSAE), 2015, 31(14): 90－ 95. (in Chinese with English abstract) doi：10.11975/j.issn.1002-6819.2015.14.013 旋动能，对提高效率不可或缺。同时通过试验对比分析， 0 引 言 得出导叶不会影响叶轮的性能，对泵性能的影响取决于 轴流泵具有流量大、扬程低、比转速高等特点，广 导叶自身的能量回收和叶型损失。李忠等[8]对导叶对轴流 泛应用于农田灌溉、防洪除涝和南水北调等大型跨流域 泵性能的影响进行试验研究，通过模型试验的手段测量 调水工程。研究轴流泵水力性能的方法主要有理论分析 出有导叶与无导叶情况下的外特性曲线，得出导叶对轴 和模型试验的方法。而随着近年来计算机技术的逐步发 功率几乎没有影响，但是在无导叶情况下扬程线和效率 展和完善，采用计算流体动力学（computat