论文部分内容阅读
离心泵作为流体输送系统的关键设备,广泛应用于石化、化工、农业、船舶等民用与军用领域,泵的安全稳定运行是系统正常工作的重要保障。空化是影响离心泵能否稳定运行的重要因素之一,离心泵长时间在空化工况运行,会造成叶轮等过流部件表面材料遭到侵蚀损坏、水力性能下降、泵寿命降低等。同时,泵在工作中产生的压力脉动会导致叶轮叶片承受交变载荷,使叶片产生振动,从而影响离心泵内流体流动的稳定性。因此对离心泵空化及其压力脉动的研究具有重要意义。本文主要研究内容及结论如下:(1)基于三维建模软件UG8.5对离心泵全流场进行建模,运用网格划分软件ICEM15.0对泵内全流场模型进行网格划分。采用计算流体力学软件CFX18.0对离心泵内部的非定常空化流动进行数值模拟,并将数值结果与试验测试结果进行对比,验证了数值模拟方法的可靠性。(2)通过对高速诱导轮离心泵进行外特性和空化性能试验,发现随着流量的增大,泵的扬程逐渐降低,效率逐渐增大,临界汽蚀余量NPSHc逐渐增大。当装置汽蚀余量NPSHa降到临界汽蚀余量以下,离心泵扬程迅速降低。(3)针对0.6Qd、1.0Qd和1.2Qd三个流量工况,对高速诱导轮离心泵进行了非定常空化流动的数值计算,分析了不同NPSHa下诱导轮和叶轮的压力分布和空泡分布。发现空泡首先在诱导轮在叶顶前缘产生,随着NPSHa的降低,逐渐向诱导轮叶片流道以及叶轮流道发展。(4)针对0.6Qd,1.0Qd和1.2Qd三个流量工况,分析了诱导轮流道监测点的压力脉动。发现在空化初生时,诱导轮流道监测点压力脉动为一个频带;随着空化发展,压力脉动主频转变为6Hz;在临界空化工况时,压力脉动主频幅值达到最大;在严重空化时,压力脉动幅值几乎为零。(5)针对0.6Qd,1.0Qd和1.2Qd三个流量工况,分析了叶轮流道与蜗壳上监测点的压力脉动。发现其变化规律相似,从空化初生到临界空化,压力脉动主频为8倍转频,各监测点的RMS值和压力脉动强度Cpsd变化不大;在临界空化工况时,监测点压力脉动主频都转变为6Hz,主频峰值明显大于之前NPSHa下的主频峰值;在严重空化时,蜗壳上监测点的RMS和压力脉动强度Cpsd增大。