不同粘度下离心泵叶轮出口滑移系数的数值实验研究

来源 :哈尔滨工业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:mnbin000
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该文研究了粘性对离心泵叶轮出口滑移系数的影响.在讨论无粘滑移系数计算理论的基础上分析了真实流体粘性对滑移系数的影响,然后通过数值实验的方式对4个离心泵叶轮分别在9种不同粘度流体工作介质下的叶轮出口滑移系数进行了研究.通过比较惯性系与旋转非惯性系中动量方程的差异分析了产生滑移的原因,得到滑移由旋转非惯性参考系的附加惯性力所引起.推导了一个适用于旋转参考系的动量矩方程,此方程将附加惯性力中离心力排除,充分体现了科氏力的作用.通过得到的动量矩方程研究了科氏力对滑移系数的影响,得到叶轮出口的滑移由附加科氏力矩,外力矩,贯流时叶片力矩及进口处的滑移所决定,证明了无粘流动分析滑移时提出的相对运动轴向旋涡的合理性.通过对有粘流动时滑移系数的分析,得到粘性将削弱科氏力的影响,随着粘度的增大,滑移系数将增大.从粘性与比转数复合因素,粘性与叶片数复合因素,及由雷诺数代表的仅粘性因素对滑移系数的影响三个角度分析了实验方案选择的叶轮在不同粘度流体工作介质时流场的数值实验结果.得到当叶片数较少时粘度的增大对叶轮的水力性能影响较小.滑移系数周向分布显示在叶片附近滑移系数较大,当粘度较小时叶片出口处滑移系数波动较大.低比转数叶轮的滑移系数沿周向分布波动较大,但随着粘度的增大明显变得平缓,而中比转数叶轮随着粘度的增大滑移系数周向分布变化较小.平均滑移系数随着粘度的增大而增大,这与理论分析的结论吻合.在相同粘度和相同叶片数条件下,比转数较小的叶轮滑移系数较大.在雷诺数小于0.5时滑移系数随雷诺数的减小增大非常快,当雷诺数大于1左右时,曲线变得平缓,在0.5和1之间显示出较复杂的变化关系.通过比较发现粘度较小时Wiesner公式计算值与流场数值实验得到结果较为接近,而Stodola公式计算值偏差则相对较大,对于叶片数较少的叶轮Stodola计算值的偏差更大.当粘度增大到25cSt以后,由于粘性效应带来滑移系数的计算偏差已不能忽略.
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