不同叶顶间隙对斜流泵性能影响的数值分析

• 作者: 李仁年 李鹏辉 毕祯 胡鹏林 黎义斌
• 来源期刊: 农业工程学报
• 学科: 工学
• 关键词: 泵 数值分析 流场 斜流泵 叶顶间隙 泄漏流动 外特性
• 年，卷（期）: 2014,（23）
• 所属期刊栏目: 农业装备工程与机械化
• 页码范围: 86-93
• 页数: 8页
• 分类号: TH313
• 字数: 3692字
• 语种: 中文
• DOI: 10.3969/j.issn.1002-6819.2014.23.012

摘要

斜流泵具有高效，启动特性好，运行工况宽等特点。目前斜流泵设计时，无法定量评估叶顶间隙对性能影响的敏感性。为了揭示不同叶顶间隙值对斜流泵内部流场和性能的影响，给定叶顶间隙选取的范围。分别选取无叶顶间隙和叶顶间隙分别为0.5，1.0，1.5 mm共4种设计方案的斜流泵为对象，基于剪切压力传输模型（shear stress transport，SST k-ω）湍流模型，SIMPLEC算法与块结构化网格，对斜流泵内部流场进行数值模拟和试验验证。结果表明，叶顶间隙为0.5 mm时，可以有效抑制斜流泵的扬程-流量正斜率特性，此时斜流泵的效率值最高；无叶顶间隙时，斜流泵扬程-流量正斜率特性较为明显；叶顶间隙为1 mm时，数值模拟与试验结果吻合较好，SST k-ω模型可较好模拟斜流泵叶顶间隙区流动特征，性能预估结果具有一定的可信度。在小流量工况下，叶顶间隙为0.5 mm可有效抑制斜流泵的正斜率不稳定特性。小叶顶间隙0.5mm时，斜流泵水力性能最优；叶顶间隙增大时，叶顶泄漏流动逐渐显著，叶轮出口近壁区轴面流速和涡量分布规律显著变化，表明叶顶间隙直接影响叶轮轴面速度分布规律和叶片负荷分布规律，由于受壁面摩擦阻力和液体黏滞阻力的影响，叶轮轮毂和叶顶间隙侧的叶轮轴面速度较小；叶顶间隙增大时，叶轮轮毂和叶顶间隙侧叶片负荷急剧衰减，影响叶片的做功能力。同时，叶顶泄漏流动区域与叶片主流区域的掺混效应，使叶片轮缘的低速区扩展到叶轮流道内部的主流区域，引起叶轮流道内部主流流动的堵塞效应，产生二次流动、漩涡等流动不稳定现象。上述研究结果，揭示了叶顶间隙对斜流泵内部流场和性能的影响机理，为斜流泵叶顶间隙的选择提供了理论依据。

作者信息

序号	姓名	单位	发文数	被引次数	H指数	G指数
1	李仁年	兰州理工大学能源与动力工程学院	165	1801	23.0	28.0
3	黎义斌	兰州理工大学能源与动力工程学院	56	671	16.0	24.0
9	胡鹏林	兰州理工大学能源与动力工程学院	6	61	4.0	6.0
10	李鹏辉		1	24	1.0	1.0
11	毕祯	兰州理工大学能源与动力工程学院	10	112	7.0	10.0