双吸泵小流量工况下的空化特性研究.pdfVIP

第47卷 第24期 人 民 长 江 Vo1．47．No．24 2016年 12月 Yangtze River DeG．， 2016 文章编号：1001—4179(2016)24—0088—05 双吸泵小流量工况下的空化特性研究 白 利 ，彭 坜 ，胡 全 友 ，王 鑫 ，刘 小 兵 一，安 满 意 (1．西华大学 能源与动力工程学院，四川 成都 610039； 2．西华大学 流体及动力机械教育部重点实验室，四 川 成都 610039； 3．郑州 电力机械厂，河南 郑州450000) 摘要 ：为研 究双吸泵在小流量工况下叶轮 内部空化特性 ，同时进一步说 明小流量工况相 比于设计工况时的空 化特性差异 ，结合均质两相流模型和 SSTk一∞湍流模型 ，对双吸泵小流量工况和设计工况下的全流遗空化流 场进行数值模拟 ，以分析不 同流量工况下空化分布与发展情况 ，以及空化对各叶片载荷造成的影响。研究结 果表明：适3-减小双吸泵进 口流量，有助于改善双吸泵的空化性能；在小流量工况下空化首先发生于叶片吸力 面头部靠后盖板 附近 ，而且此处的空泡体积分数最大，这一空化特征 同设计工况有所差异 ；随着 NPSH的降 低 ，叶轮 内空化 不断加 强，但是 小流量工 况下的空化强度始终不及设计 工况；不 同空化状 态会 导致叶片吸力面 压力的变化，从而表现为叶片表面栽荷分布的变化。 关 键 词 ：小流量工况；空化流场 ；叶片载荷 ；双吸泵 中图法分类号：TV734 文献标志码 ：A DOI：10．16232／j．cnki．1001—4179．2016．24．020 敏官等利用完整空化模型来对轴流泵全流道进行空化 1 研究背景 模拟，分析叶轮流道 内的空化发展情况 。施伟等基 空化通常发生在泵 内部流道局部压力低于液体汽 于 SST湍流模型和 Rayleigh—Plesset空化模型对设计 化压力处 ，整个空化过程包含了空泡的初生、发展 以及 工况下的混流泵空化流场进行模拟 ，通过观察泵的内 溃灭 ，这是水力机械中的普遍现象 。该现象不仅会 降 部空化流场来分析泵断裂工况成因 。 低泵 的水力性能 ，而且还会破坏过流表面 ，甚至会引起 综上所述 ，目前人们对轴流泵 、离心泵 以及混流泵 机组振动 。虽然空化现象难 以绝对消除，但是可 以尽 的内部空化方面所开展的研究 比较多，但是双吸泵空 量避免泵在空化工况下运行 。 化方面的相关文献则较为缺乏。为了研究双吸泵小流 国内外 目前对空化现象的研究通常是采用模 型试 量工况下叶轮 内的空化流场 ，本文采用 了 Rayleigh— 验和数值模拟2种方法。模型试验的前期准备工作较 Plesset空化模 型对双吸泵全流道进行模拟，从而分析 多 ，从而导致试验费用 昂贵 ；此外 ，缺乏可靠 的依据将 小流量工况和设计工况下 的叶轮 内部空化分布情况 ， 模型的空化试验结果换算至真机中。因此 ，近些年来 ， 以及空化对叶片载荷的影响规律。 越来越多的学者倾向于通过数值模拟的方法来研究泵 2 数值计算方法 内部的空化特性 。张德胜等采用 SSTk一 湍流模 型和完整空化模型模拟 了轴流泵 的叶顶空化流场 ， 2．1 泵基本参数及 网格划分 以研究叶顶区空化规律及空化对叶片载荷的影响。杨 本次研究所采用 的双吸泵模型的基本参数为 ：流 收稿 日期 ：2016—09—02 基金项 目：国家 自然科学基金项 目；西华大学重点科研基金资助项 目(Z1510417)；西华大学省部级学科平 台开放课 题 (szjj2016—004