分流叶片对离心泵径向力特性的影响

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叶片参数对离心泵关死点性能影响的试验分析

整理并拟合得到传热准则关系式为：Ｎ：ｕ
０．５５獬。们８０１ＲｅＰｒ
，
Ｒ适用范围为４０～ｅ５０
［］孔文彬，小明，８马江楠．式换热器板片失效分析板［］压力容器，０１２（）４－６Ｊ．２１，８９：２．４
２１０２年第４０卷第８期
文章编号：１００２（０２０００００５— ３９２１）８— ０１— ４
流
体
机
械
叶片参数对离心泵关死点性能影响的试验分析
吴贤芳。刘厚林，明高，谈董亮，任芸
（江苏大学流体机械工程技术研究中心，江苏镇江２２１）１０３
影响都比较复杂；３个参数对关死点性能的影响大小顺序为叶片出口宽度最大，叶片数次之，叶片数最小。研究结果对于现代离心泵的设计具有比较重要的参考意义。关键词：叶片参数；离心泵；关死点；验测试试中图分类号：Ｔ３Ｈ１１文献标识码：Ａｄｉ１．９９ｊｉｎ１００２．０２０．０ｏ：０３６／．ｓ．０５— ３９２１．８０１ｓ
摘
要：一直以来离心泵关死点扬程和功率都无法通过理论计算获得。以某比转数为９．２７的离心泵为研究对象，试
验测试了不同叶片出口角、叶片出口宽度和叶片数下关死点扬程和功率的变化规律。试验结果表明关死点扬程随着叶片出口角的增大变化较小，随着片出口宽度的增加一直增加，随着叶片数增加先减小后增大；参数对关死点功率的３个

带分流叶片的高速离心泵压力脉动特性

为了研究带分流叶片高速泵的叶轮－隔舌干涉作用所引起的压力脉动特性，及其蜗壳内压力场的变化，本摘要：文基于标准ｋ采用Ｓ对一带分流叶片的高速离心泵进行了全流场非定常数值计－ ε模型，ＩＭＰＬＥＣ算法和滑移网格技术，算。通过在隔舌及蜗壳内布置监测点，分析了长叶片及分流叶片对叶轮－隔舌干涉作用的影响，揭示了长叶片与隔舌的干涉是引起压力脉动的主要因素。同时论证了蜗壳内压力变化的不稳定性只与长叶片数有关，随着长叶片数的减少，脉动次数逐渐减少。添置分流叶片引起的压力脉动的主频是２倍叶片通过频率，其与隔舌干涉作用产生的压力变化远小于长叶片与隔舌作用引起的脉动幅值。高速离心泵；分流叶片；压力脉动；数值模拟关键词：中图分类号：ＴＨ３１１文献标识码：Ａ
（，，，）ＲｅｓｅａｒｃｈＣｅｎｔｅｒｏｆＦｌｕｉｄＭａｃｈｉｎｅｒＥｎｉｎｅｅｒｉｎａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏＪｉａｎｓｕＵｎｉｖｅｒｓｉｔＺｈｅｎｉａｎ２１２０１３，ＪｉａｎｓｕＰｒｏｖｉｎｃｅＣｈｉｎａｙｇｇｇｙｇｙｊｇｇ：ＡｂｓｔｒａｃｔＩｎｏｒｄｅｒｔｏｕｎｄｅｒｓｔａｎｄｔｈｅｆｌｕｃｔｕａｔｉｏｎｉｎｄｕｃｅｄｂｉｍｅｌｌｅｒ－ｖｏｌｕｔｅｉｎｔｅｒａｃｔｉｏｎａｎｄａｎａｌｚｅｔｈｅｕｎｓｔｅａｄｒｅｓｓｕｒｅｒｅｓｓｕｒｅｙｐｙｙｐｐ，ｋｅｘｉｓｔｉｎｉｎｔｈｅｖｏｌｕｔｅｏｆａｈｉｈ－ｓｅｅｄｃｅｎｔｒｉｆｕａｌｗｉｔｈｓｌｉｔｔｅｒｂｌａｄｅｓｔｈｅｓｔａｎｄａｒｄｔｕｒｂｕｌｅｎｔ－ εｍｏｄｅｌａｎｄＳＩＭＰＬＥＣａｌ－ｕｍｆｉｅｌｄｇｇｐｇｐｐｐｏｒｉｔｈｍａｒｅｃｈｏｓｅｎｆｏｒｔｈｅｕｎｓｔｅａｄｆｌｏｗｉｎａｈｉｈ－ｓｅｅｄｃｅｎｔｒｉｆｕａｌｕｍ．Ｂｏｂｔａｉｎｉｎｒｅｓｓｕｒｅｓｉｎａｌｓｉｎｄｉｆｆｅｒｅｎｔｌｏｃａｔｉｏｎｓｏｎｔｈｅｇｙｇｐｇｐｐｙｇｐｇ，，ａｎｄｔｈｅｖｏｌｕｔｅｔｈｅｎｕｍｅｒｉｃａｌｒｅｓｕｌｔｓｉｎｄｉｃａｔｅｔｈａｔｍａｉｎｂｌａｄｅｓｈａｖｅａｎｉｎｄｉｓｅｎｓａｂａｔｉｏｎｒａｔｈｅｒｔｏｎｕｅｒｅｓｓｕｒｅｐｇｐｔｈａｎｓｌｉｔｔｅｒｂｌａｄｅｓ．Ｔｈｅｎｕｍｂｅｒｏｆｍａｉｎｂｌａｄｅｓａｋｅｒｏｌｅｉｎｔｈｅｕｎｓｔｅａｄｆｌｏｗｉｎｔｈｅｖｏｌｕｔｅ．Ｄｅｃｒｅａｓｉｎｔｈｅｎｕｍ－ｌａｓｈｅｎｏｍｅｎｏｎｐｙｙｇｐｙｐｅｒｉｏｄｒｅｓｓｕｒｅａｓｓｉｎｂｅｒｏｆｍａｉｎｂｌａｄｅｓｃａｎｓｈｏｒｔｅｎｔｈｅｏｆｆｌｕｃｔｕａｔｉｏｎ．Ｔｈｅａｎａｌｓｉｓｓｈｏｗｓｔｈａｔｔｈｅ２ｔｉｍｅｓｏｆｂｌａｄｅｆｒｅｕｅｎｃｐｐｐｇｙｑｙ，ｒｅｓｓｕｒｅｕｍｒｅｓｓｕｒｅｄｏｍｉｎａｔｅｔｈｅｆｌｕｃｔｕａｔｉｏｎｉｎｔｈｅｔｏｎｕｅａｎｄｔｈｅｖｏｌｕｔｅｏｆｔｈｅｗｉｔｈｓｌｉｔｔｅｒｂｌａｄｅｓａｎｄｔｈｅａｍｌｉｔｕｄｅｏｆｆｌｕｃｔｕ－ｐｐｐｐｇｐｐａｔｉｏｎｉｎｄｕｃｅｄｂｓｌｉｔｔｅｒｂｌａｄｅｓｓｈｏｕｌｄｂｅｓｈｏｒｔｅｒｔｈａｎｔｈａｔｉｎｄｕｃｅｄｂｍａｉｎｂｌａｄｅｓ．ｙｐｙ：；；；Ｋｅｗｏｒｄｓｕｍｒｅｓｓｕｒｅｈｉｈ－ｓｅｅｄｃｅｎｔｒｉｆｕａｌｓｌｉｔｔｅｒｂｌａｄｅｓｆｌｕｃｔｕａｔｉｏｎｎｕｍｅｒｉｃａｌｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｙｐｐｐｇｐｇｐ叶轮出流不均匀产生的。添置分流叶片已成为提高低比转速离心泵性能的主要方法，小叶片的添置有效防止了叶轮出流尾流的产生和发展，改善了泵的压力脉动。因此，对添置分流叶片的离心泵压力脉动的研究是很必要的。自２关于离心泵压力脉动的数值分析０世纪８０年代以来，

有无分流叶片低比速离心泵性能对比分析

式中ｐ导引压力，括进水压力Ｐ和离心力。一包ｉ
印ｉ
Ｐ
２
—— 一 ∞ ；Ｏｘ
ａ。ｐ
ｐ，
２
—ｙ一 ∞ ）；Ｏ — ，
印ｉ
Ｐ： —— ；Ｏｚ
低比速离心泵为研究对象，０３对．Ｑ～ｉ４的１工．Ｑ２个况点进行数值模拟，对比分析了计算结果，并旨在揭示其内部流动的规律，为优化设计提供基础信息。
泵性能。
关键词：开式叶轮ｉ离心泵；数值模拟；湍流模型；空化性能中图分类号：Ｔ３１Ｈ１文献标识码：Ａ文章编号：１０１８２１Ｏ０８ｏ０３８Ｘ（００）８— １９一４
０引言
低比速离心泵是应用极其广泛的通用机械，般一
ｊｓ１．ｏｄ１３Ｃｒ。ｑ２３ｇｏ＠６．Ｏｌｌ
用ＰＯＥ生成离心泵流道模型如图１示（心Ｒ／所离
・
ｌ９・８
２１００年８月
农机化研究口边界条件。
第８期
泵参数为：＝ｌ５ｈ扬程Ｈ＝３ｍ，速ｎ＝ｑ／，２．ｍ２转２９０／ｉ，Ｄ０ｒｍｎ２＝１０ｍ，２＝６ｍ，２：２。。采用６ｍｂｍ届５）ＧＭＢＴ软件进行网格划分，成的网格图形如图２ＡＩ生
用雷诺时均方程和标准ｋ一湍流模型，应用ＳＭＰＥ算法，速度、力云图以及性能曲线进行对比分析。结果ＩＬ对压表明，流叶片可以冲刷尾流，效抑制液体的脱流，好地控制液体的流动，少叶轮内的水力损失，高离心分有更减提

离心压缩机叶轮分流叶片对性能的影响

进行了数值分析。结果表明，两种均满足设计要求，并且改造后的叶轮性能要好于原始叶轮。这是由于原始叶轮在入口处的相对马赫数较大，因此所引起的摩擦损失也略大。
关键词：离心压缩机；分流叶片；数值模拟
摘
要：离心压缩机三元流叶轮由于在入口处无加工空间，某因此改为带有分流叶片的叶轮。为了验证
改造后的叶轮是否满足设计参数以及和原始叶轮的异同，用了数值方法对原始叶轮和改造后的叶轮采
ＱＮＧｏｌｎＺＵＣａｇｒｉ，ａｇｌＩｕ－ａｇ，Ｈｈｎ・１ＷＵＲｎ — ｉｕｉ
（．ｎｒｎｏｅＥｇｎｅｎｏｌｅｆＸｎＪｏｎｎｅｉ，ｉｎ７０４，ｈｎ；１ＥｅｙａｄＰｗｒｎｉｒｇＣｌｇｉｉｔｇＵｉｒｔＸ，１０９Ｃｉｇｅｉｅｏａａｏｖｓｙａａ２ＳａｎｉｏａｉａｅｈｏｏｙＣ￣ｇＮｔｎｌｅｎｅＩｄｓｙＸｎ７００，ｈｎ）．ｈａｘｃｔｎｌｃｎｌｏｅｅＶｏＴｇｆｏａｉａｆｓｕｒ，ｉ，１３０ＣｉｏＤｅｎｔａａ
ＡｂｔａｔＡ３ＤｉｅｌｒｆｏｅｔｆｇｌｏｒｓｏａｏｓａｅｆｒａｔｒｎｔｅｉｌｔＳｓｒｄｓｎｄｓｒｃ：－ｍｐｌｍｅｃｎｒｕａｍｐｅｓｒｈｓｎｐｃｏｃｕｅｉｎｅ，Ｏｉｉｅｅｉｅｅｏｓｉｃｆｈｔｇ

分流叶片几何参数对低比转速离心泵水力性能的影响

分流叶片几何参数对低比转速离心泵水力性能的影响低比转速离心泵的显著特点是流量小、扬程高,被广泛应用于与流体相关的各个领域中,它的结构特点是流道狭长且窄,出口宽度小,造成水力损失较大,圆盘摩擦损失较为严重,导致其运行效率偏低,甚至会使机组产生振动和噪声,内部流动不稳定。

如何提高低比转速离心泵的各项性能,已经成为了一个不可忽视的问题。

本文以某低比转速离心泵为研究对象,比转速ns=32,叶片数为6。

第一部分,在小流量工况下,针对SST k-ω湍流模型计算离心泵外特性结果误差较大的问题,通过改变模型参数β*、β1、A1、β2的取值,分析4个参数的取值对离心泵外特性计算的影响程度;第二部分,采用分流叶片设计法,主要研究分流叶片几何参数对离心泵性能的影响,首先,确定叶轮的叶片数,分别有3+3、4+4、5+5（长叶片数+分流叶片数）三种方案,计算三种方案离心泵的外特性,对比计算结果,最终确定叶片数为5+5;分析分流叶片进口直径Din、分流叶片出口厚度Lout及位置调节系数Ki三个不同参数对离心泵内部流动特性的影响;最后,对原型泵和优选离心泵分别进行定常与非定常计算。

主要研究内容及结论如下:（1）在小流量工况下,选用SST k-ω湍流模型计算离心泵的外特性,结果表明,计算结果与测试结果有较大误差。

因此,通过调整模型参数β*、β1、A1、β2的取值,缩小计算结果与测试结果之间的误差,结合正交试验设计法和控制变量法设计不同参数方案;计算结果表明,参数A1对离心泵扬程的计算影响最大,并且当A1取初始值的1.5倍时,计算结果与试验结果更接近;参数β1对离心泵扬程及效率的计算影响较大,当β1取初始值的2倍时,计算结果与试验结果更接近;参数β2、β*对离心泵扬程和效率的计算影响最小。

叶片安放角变化规律对离心泵性能影响分析

第27卷第5期2009年9月排灌机械D rainage and Irrigation MachineryVol. 27 No. 5Sep. 2009叶片安放角变化规律对离心泵性能影响分析潘中永, 谢蓉, 曹英杰, 李晓俊(江苏大学流体机械工程技术研究中心, 江苏镇江212013)摘要: 分析了3种不同叶片安放角变化规律对泵性能的影响. 叶片工作面和背面的相对流速根据流道内质点运动微分方程求解,压力分布根据相对运动Bernoulli方程计算,将压力力矩沿叶片表面迚行积分得到泵叶轮的等价输入功率. 根据叶片表面的相对速度计算叶轮扬程的滑移系数,迚而计算各工况下泵的扬程以及水力效率. 通过分析及试验研究表明,采用滑移理论可以准确分析设计工况点叶片安放角变化规律对泵性能的影响,双圆弧和线性变化规律的差别对泵的扬程影响不大,单圆弧叶片叶轮的扬程略低. 影响滑移系数的关键是叶片工作面靠近出口部分的型线的设计.关键词: 离心泵; 叶片安放角; 性能; 滑移理论; 工况中图分类号: TH311 文献标志码: A 文章编号: 1005 - 6254 ( 2009) 05 - 0319 - 04Ana lysis effects of blade angle on cen tr ifuga l pum p performancePan Zhongyong, X ie Rong, Cao Yingjie, L i X iaojun( Technical and Research Center of Fluid Machinery Engineering, J iangsu University, Zhenjiang, J iangsu 212013, China)Abstract: Effects of three variational blade angles on centrifugal pump perfo rm ance are analyzed. The relative velocities on both suction surface and p ressure surface are calculated by integrating the particle kinem atic differential equation, and the p ressure distribution is deduced by Bernoulli equation. The input power of the impeller is obtained by integrating the p ressure mom entum along the impeller. The slippery facto r is deduced by comparing the relative velocities at infinite cascade condition and those si m ulated by the differential equation, and both the head and efficiency are obtained. According to the data si m ulated and the pump perfo rm ance experim entally measured, the slipp ery theory can be used to accurately p redict the pump head at design condition and the effect of blade angle on the pump perfo rm ance. A s a result, the distinction of double are blade and the linear2varyi ng one has no obviously different effect on the pump perfo rm ance, while the si ngle blade p roduces lower head. The key param eter that influences the slippery facto r is the blade p ressure side near the trailing e dge.Key words: centrifugal pump; blade angle; perfo rm ance; slippery theory; condition在传统的泵叶轮一元理论设计中,一般是通过速度系数法以及迚出口速度三角形确定叶轮叶片骨线的首尾两端,中间的过渡采用任意光滑曲线过渡, 虽然近年来已有学者认识到叶轮叶片的弯曲形状对泵性能的影响是全局性的,但是仍然没有引起设计者足够的重视[ 1, 2 ] . G onzál ez等[ 3 ] 研究认为,泵叶轮的叶片安放角的不同对泵的力矩特性有较大的影响. 因此,研究泵叶轮的叶片安放角,也就是叶片型线的变化规律对泵性能的影响是很有必要的.笔者针对某叶轮3种不同的叶片安放角变化情收稿日期: 2009 - 03 - 31基金项目: “十一五”国家科技支撑计划项目(2008BAF34B10) ; 江苏省科技服务业计划项目(BM2008375 ) ; 江苏省高校自然科学基础研究项目( 08KJB570001)作者简介: 潘中永( 1973—) ,男,山东济南人,博士,副研究员( ***********.cn) ,主要从事流体机械及工程研究.谢蓉( 1985—) ,女,湖北黄冈人,硕士生( *****************),主要从事泵内部流态研究.ωa n 320 排灌机械第 27卷况 ,根据滑移理论计算幵分析叶片安放角变化规律对泵性能的影响.1 叶片表面流速计算如图 1 所示 ,叶轮流道内某一质点的运动微分方程为 [ 4 ]程式计算得到的. 但是由于泵基本方程式是基于无限叶栅假设获得 , 还需要采用滑移系数迚行修正. 2. 1 滑移系数滑移是由流体的惯性引起的 , 它会使叶轮输入功率减小从而引起泵扬程的下降 , 滑移不直接降低泵的效率. 泵叶轮内的滑移可以分为 3 个区域分开讨论 , 如图 2所示 , 叶轮的流道被迚口流道喉部的等5ww 5n = 2- R( 1 )势线 A b 和有效流道的出口处等势线 B c 分割为 3个区域 Ⅰ、Ⅱ和 Ⅲ.式中 w 为液流相对速度 ; n 为质点处流线的外法线方向 ; ω为叶轮旋转角速度 ; R n 为质点处流线的曲率半径.图 1 叶轮流道内流体质点运动Fig. 1Fluid particle motion in imp eller flow passage积分方程 ( 1) 得到叶片工作面和背面的相对速度为 [ 5 ]图 2 叶轮流道内滑移Fig. 2Slippery in imp eller flow passage在叶轮迚口的 Ⅰ区域 , 轴向旋涡引起的液流运动的方向与叶轮旋转方向相同 , 当这种旋转的液流第二次折回叶轮内部时 , 因为具有一定的速度矩 , 就 w p =2w - w ωR ( 1 - e - d / Rn) 1 + e n( 2 )不再第二次从叶轮中接受力矩 , 所以理论上 Ⅰ区域的滑移流动不影响泵的扬程.- d / R n - d /R nw s = 2w a e + 2ωR n( 1 - e ) 1 + e- d / R n在 Ⅱ区域 , 由于旋涡的作用引起叶片工作面的速度小于背面相对速度 , 相对速度的大小可以通过式中下标 p 和 s 分别表示工作面和背面 ; d 为质点处流线法线方向上叶片间的距离 ; w a 为叶轮流道内的平均相对速度.v mw a =sin β式 ( 2) 计算 , 假设沿 cB 线的相对速度变化是一次线形关系 , 就可以通过有限叶片时的速度分布规律与无限叶片时的速度分布规律的不同计算出区域 Ⅱ 内沿 cB 线的速度环量以及对应的速度.在 Ⅲ区域内 , 根据 Stoke s 定理 , 存在下述关系式中 v m 为轴面流速 ; β为质点处叶片安放角.压力的计算采用相对运动 B ernoulli 方程为Δv u 2 L cC +Δw B C L B C +Δu B C L B C = 2ωAcB C22式中 Δw B C 为有限叶片和无限叶片时对应的相对速 p ρg - u - w= C2g 度的差值 , 可由式 ( 2) 计算 , Δu B c =Δu cB , 根据势流式中 u 为圆周方向速度.将压力力矩沿叶片表面迚行积分作为泵叶轮的等价输入功率.理论 , 流线与势线是垂直的 , 因此相对速度在 B c 线上的分量为 0, 即Δu B c =Δu cB = 0, A cB C 为区域 Ⅲ的面积 , 因此通过上式计算求解得2ωA c B C - Δw B C L B C Δv u 2 = L c C ( 3 )2 滑移系数及扬程的计算通常扬程是借助于速度三角形 , 根据泵基本方由此可求出 Stodo la 滑移系数σ =u 2 - Δv u 2( 4 )nu22 第 5期潘中永等 : 叶片安放角变化规律对离心泵性能影响分析3212. 2 扬程计算考虑滑移时泵理论扬程速度的计算结果可计算求解沿叶片表面的压力分布 , 然后将压力力矩沿叶片表面迚行积分作为泵叶轮的等价输入功率 , 即H t u ( 5 )P = M ω =ω ∮r ·p n co s βd r( 6 )根据图 2和式 ( 4) , 可计算各种工况下的滑移系数 , 因此就可计算泵的扬程 - 流量曲线.3 计算分析3. 1 叶片安放角变化规律描述如图 3所示为某比转速 n s = 102的叶轮 , 采用 3 种叶片型线变化形式 , 分别为单圆弧、双圆弧和线形变化 , 线形变化的变化规律为β2 - β1p&s式中 n 为叶片表面的外法线方向.β =β1 +D 2 - D 1(D - D 1 ) 式中 D 1 和 D 2 分别为叶轮叶片的迚、出口直径 ; β为对应直径为 D 时的叶片安放角.图 3 计算用叶轮Fig. 3Imp eller calculated图 4为 3种型线的叶片安放角变化规律.图 4 叶片安放角变化规律Fig. 4Variational type of vane angle3. 2 计算结果图 5为设计工况下叶片工作面以及背面的相对速度分布.根据相对运动 Bernoulli 方程以及叶轮内相对图 5 叶片表面相对速度Fig . 5Relative velocity along vane图 6为设计工况下沿叶片工作面 B C 段的有限叶片相对速度与无限叶片的相对速度差 Δw B C .图 6 设计工况下沿 B C 线相对速度差 Fig . 6 Δ w BC along B C line at design point计算得到 Δ w B C 后 , 就可应用式 ( 3) , ( 4) 求解 Stodola 滑移系数 , 迚而应用泵理论扬程的计算式 ( 5) 计算泵的扬程. 然后根据式 ( 5) , ( 6) 可计算泵的水力效率. 图 7为滑移系数与流量的关系曲线 , 滑移系数随流量的增大略微增加 , 也就是说随着流量的增大 , 滑移的作用有所降低. 图 8为泵的扬程 - 流量性能曲线 , 同时也对单圆弧叶片和线性变化规律的叶轮迚行了试验 , 试验结果如图8所示.322排灌机械第 27卷与试验值有很大的差别.4 结论图 7 各工况滑移系数Fig. 7Slippery factors at various conditions图8 泵流量 - 扬程性能曲线Fig. 8 Head 2flow rate perfo rm ance curves of pump3. 3 分析由图 5a 可知 ,在叶片工作面靠近出口处的相对速度很小 ,当泵工作在偏离设计工况的小流量区域时 ,有时还会出现负的相对速度 ,这是由于泵叶轮流道内的滑移引起的 ,这种情况与文献 [ 5 ]的研究前提一致.从图 6 可知 ,与双曲率叶片和线性变化规律叶片相比 ,单曲率叶片引起的相对速度变动要大的多 , 所以应尽量避免采用单曲率叶片. 性能比较理想的泵的滑移系数通常在 0. 76 附近 [ 6 ] ,由图 7 可知 ,本研究中的双曲率叶片和线性变化规律叶片的叶轮的滑移系数基本接近该值.根据滑移系数的计算公式可知 ,对于各种叶片安放角变化情况 ,在区域 Ⅲ的面积相差不大的前提下 ,沿 BC 段的相对速度分布是影响滑移系数的关键变量 , 其中 B 点的确定又与整个流道是关联的. 对照图 6 和图 7, 由于双圆弧和线性变化的叶片形成的流道在 BC 段得到的 Δw B C 很接近 ,相应的滑移系数也几无差别. 而单圆弧的情况则不同.图 8是计算得到的泵的扬程曲线与试验值之间的比值 ,从中可以看出 ,在设计工况点 ,根据滑移理论计算得到的扬程与试验值是一致的. 在非设计工况点 ,由于影响泵扬程的还有脱流等诸多因素 ,因此根据叶轮流道内质点运动微分方程和滑移理论计算了不同的叶片安放角变化规律对泵性能的影响. 滑移理论可以比较准确的计算设计工况点的泵的扬程. 影响泵的滑移系数的主要参数是泵叶轮叶片靠近出口段的设计以及与之对应的相对流速的分布. 不同的叶片安放角变化规律 ,会使泵的扬程有较大的变动.参考文献 ( References)[ 1 ] Yedidiah S . A new tool fo r solving p rob lem s encounteredwith centrifugal pump s [ J ]. W ord pum ps, 1996, 355:18 - 58.[ 2 ] 杨敏官 ,王春林 ,贾卫东 ,等. 输卤泵设计及使用的防结盐方法探讨 [ J ]. 江苏大学学报 : 自然科学版 ,2003, 24 ( 1) : 19 - 21.Yang M inguan, W ang Chunlin, J ia W eidong, et al. On the design of the bittern transfer pump and measures of p reventing crystal in use[ J ]. Journal of J iangsu U n iver 2 sity : N atural Science Edition , 2003, 24 ( 1 ) : 19 - 21. ( in Chinese )[ 3 ] G onz ález J , Santolaria C . Unsteady flow structure and globalvariables in a centrifugal pump [ J ]. ASM E Jour 2 nal of Fluids Engineering , 2006, 128 ( 5) : 937 - 946.[ 4 ] 沈天耀. 离心叶轮的内流理论基础 [M ]. 杭州 : 浙江大学出版社 , 1986.[ 5 ] 潘中永 ,袁寿其 ,刘瑞华 ,等. 离心泵复合叶轮短叶片偏置设计研究 [ J ]. 排灌机械 , 2004, 22 ( 3) : 1 - 4.Pan Zhongyong, Yuan Shouqi, L iu Ruihua, et al. Re 2 search on design fo r sp litting vanes of compound centrif 2 ugal pump impeller [ J ]. D raiange and Irriga tion M a 2 chinery , 2004, 22 ( 3) : 1 - 4. ( in Chinese )[ 6 ] 潘中永 ,曹英杰 ,曹卫东 ,等. 离心叶轮设计系数选用原则 [ J ]. 排灌机械 , 2008, 26 ( 3) : 34 - 38.Pan Zhongyong, Cao Yingjie, Cao W eidong, et al. Princip les for selecting design factors of centrifugal im 2 peller[ J ]. D ra iange and Irrigation M achinery , 2008, 26 ( 3) : 34 - 38. ( in Chinese )(责任编辑贾国方 )。

叶片数及分流叶片位置对离心泵性能的影响

轮水力损失增加, 对于低比转速离心泵, 采用增加分流叶片, 改变叶片出口安放角 2 等措施提高泵的水力性能 . 根据低比转速离心泵设计参数和设计要求, 选择 5 种方案 ( 见表 1) 进行离心泵 CF D 数值模拟及性能预测 , 选择最优的叶片数、分流叶片径向及周向位置、叶片出口安放角场分布 .
( 1)
式中: u2 为叶轮出口圆周速度, m/ s; H t 为泵理论扬
图 1 设计工况下方案 A、 C、 E 湍动能的分布 Fig. 1 Turbulence kinetic energy distribution in case A, C and E with design flow - rate
, 改善叶轮流道内部流
2
k -
数值计算方法
计算采用三维定常 Navier - st okes 方程和 RNG 两方程模型, 计算方法为 Seg reg ated 隐式方法.
高效区范围宽. 按照低比转速离心泵水力设计方法 , 这类泵具有小流量工况时工作不稳定且效率低、扬程曲线易驼峰, 大流量工况时轴功率易过载等特点 .
表1 Tab. 1
设计方案长叶片数短叶片数叶片包角 / ( ) 叶片出口角 / ( ) 短叶片周向位置 A 4 4 120 22. 5 不偏置 200 28. 0
进口和出口边界条件分别按照速度进口和压力出口条件确定, 泵的叶轮和蜗壳、进口管及出口管壁面为固壁, 壁面速度满足无滑移条件 , 近壁区采用标准壁面函数. 当泵进出口边界的流量误差小于 10- 6 kg/ s, 且各速度分量及 k 、的计算误差都小于 10 时 , 认为计算已经收敛 .
程 , m; q V , t 为泵理论流量, m 3 / s; S 2 为叶轮出口面积, m2 ;

叶片型线对离心油泵性能的影响

第19卷第4期应用力学学报Vol.19No.4 2002年12月C HINESE JOURNAL OF APPLIED MECHANICS Dec.2002文章编号:1000-4939(2002)04-0031-04叶片型线对离心油泵性能的影响*李文广1苏发章1叶志明1夏丁良2(甘肃工业大学兰州730050)1(上海凯泉泵业集团公司上海200436)2摘要:以65Y60型离心油泵为研究对象,研究了液体不同粘度下叶片型线对泵性能的影响。

首先,利用本课题组独立开发的准三元叶片设计程序以反问题方式设计了两种型线。

这两种型线叶片前半部分与原一元叶轮叶片的型线不同、后半部分与一元叶轮相同。

然后在不同粘度下将三个叶轮进行性能对比实验。

研究表明,叶片进口附近的型线的改变对泵性能有较大影响;适当增大叶轮后盖板流面上的叶片流体动力负荷有助于提高离心油泵输送粘油时的水力性能。

关键词:离心油泵;叶片型线;性能;粘油;准三元设计;反问题中图分类号:TH311文献标识码:A1引言叶片型线是离心泵叶轮流面与叶片厚度中分面或叶片工作面的交线。

叶片型线是决定叶片实际形状的重要几何要素。

叶片型线通过改变叶片表面流体动力负荷来决定离心泵水力性能。

一般可以通过三种方式改变叶片型线:¥固定叶片进口角,改变出口角和包角;¦固定叶片出口角和包角,改变进口角;§固定叶片进口角和出口角,改变包角。

文献[1]以离心泵为例,文献[2]以离心油泵为例,对第一种改变叶片型线的方式进行过实验研究。

本文以65Y60型离心油泵为例,对第二种改变叶片型线的方式进行实验研究,旨在检查第二种改变叶片型线的方式对离心油泵性能的影响,验证准三元叶片设计理论与方法是否有效。

首先采用准三元叶片设计方法以反问题方式设计两个叶片进口附近型线不同的三元叶轮,设计时保持叶片轴面形状与原来的一元叶轮相同。

然后将它们和原来的一元叶轮分别放入同一个泵体进行不同粘度下的性能实验,考察不同粘度下叶片型线对性能影响规律,为离心油泵叶轮水力设计提供依据。

不同导叶叶片数对离心泵径向力的影响

不同导叶叶片数对离心泵径向力的影响何玉杰;李辉;李跃;叶欢;任志明【摘要】In order to investigate effect of guide vane number to radial force on impellers in centrifugal pump, in this article, by using SSTk-ω turbulent model, steady and unsteady numerical simulation withfive different guide vane numbers were performed to centrifugal pump, and the comparison of radial forces resulted from simulations with different condition was carried out. It was shown that with guide vane number of 6 the steepest curve of head and the smallest efficiency will be obtained; under other conditions the efficiency will be increased with the increase of guide vane number; also with the increase of guide vane number steady radial force will show the trend of decrease atfirst and then increase; under the same condition radial force and its direction in transient are changing and there is no rule for this kind of change; andfinally with guide vane number of 8 the curve of radial force is comparativelyflat.%为了探究离心泵不同导叶叶片数对其在叶轮上的径向力特性影响，采用SST k-ω湍流模型对5种导叶叶片数的离心泵进行定常和非定常数值模拟，并分别对其径向力特性进行比较分析。

分流叶片偏置和叶片进口冲角对螺旋离心式航空燃油泵性能的影响

分流叶片偏置和叶片进口冲角对螺旋离心式航空燃油泵性能的影响分流叶片偏置和叶片进口冲角对螺旋离心式航空燃油泵性能的影响螺旋离心式航空燃油泵作为飞机燃油供应系统中的关键组件，其性能的优劣直接影响到整个系统的工作效率和可靠性。

其中，分流叶片偏置和叶片进口冲角是决定其性能的两个重要参数。

本文将详细探讨分流叶片偏置和叶片进口冲角对螺旋离心式航空燃油泵性能的影响。

首先，我们来了解一下螺旋离心式航空燃油泵的工作原理。

螺旋离心式航空燃油泵通过电机驱动，将油液从进口抽出并加压送往出口。

其核心部件是叶轮，叶轮上有一系列叶片，当电机工作时，叶片会产生离心力，将油液推向出口。

而分流叶片偏置和叶片进口冲角则会影响叶轮的工作状态和离心力的大小。

分流叶片偏置是指分流叶片从叶轮中心偏离的程度。

分流叶片的偏置角度会直接影响到叶轮的离心力。

当分流叶片偏置越大时，离心力也会变大，从而提高了泵的出口压力和流量。

然而，如果分流叶片偏置过大，会导致叶片与泵壳之间的间隙变大，从而引起泄露现象，降低了系统的效率。

因此，对于螺旋离心式航空燃油泵来说，分流叶片偏置需要在合适的范围内进行调整，以实现最佳的性能。

叶片进口冲角是指油液进入叶轮时叶片与进口流动方向的夹角。

叶片进口冲角的改变会影响到油液与叶轮叶片的接触方式和流动状态。

当叶片进口冲角较大时，油液与叶片的接触区域减小，从而减小了泵的进口局部压力。

而当叶片进口冲角较小时，油液与叶片的接触区域增加，从而增加了泵的进口局部压力。

因此，叶片进口冲角的选择需要根据实际应用情况来确定，以实现最佳的性能。

除了分流叶片偏置和叶片进口冲角外，还有其他一些因素也会对螺旋离心式航空燃油泵的性能产生影响。

例如，泵壳和叶轮之间的间隙、电机的功率和转速、泵的进出口直径等。

这些因素的综合影响，决定了泵的出口压力、流量和效率等性能指标。

在实际应用中，为了使螺旋离心式航空燃油泵能够实现最佳的性能，需要进行一系列的优化设计和实验验证。

叶片布置方式对双吸离心泵径向力的影响

第３９卷　第４期Ｖｏｌ．３９　Ｎｏ．４赵万勇叶片布置方式对双吸离心泵径向力的影响赵万勇，陈帅，赵强，马得东，梁允癉，彭虎廷（兰州理工大学能源与动力工程学院，甘肃兰州７３００５０）收稿日期：２０２０－０２－０４；修回日期：２０２０－０５－１１；网络出版时间：２０２１－０４－０６网络出版地址：ｈｔｔｐｓ：／／ｋｎｓ．ｃｎｋｉ．ｎｅｔ／ｋｃｍｓ／ｄｅｔａｉｌ／３２．１８１４．ＴＨ．２０２１０４０６．１１３９．０２８．ｈｔｍｌ基金项目：江苏大学国家水泵及系统工程技术研究中心开放基金资助项目（ＮＲＣＰ２０１６０５）第一作者简介：赵万勇（１９６２—），男，甘肃武威人，教授（ｚｈａｏｗｙ＠ｌｕｔ．ｃｎ），主要从事水力机械流动理论及空化多相流方面的研究．通信作者简介：陈帅（１９９４—），男，吉林永吉人，硕士研究生（９３６７４５４９２＠ｑｑ．ｃｏｍ），主要从事水力机械内部流动研究．摘要：为研究叶片布置方式对双吸离心泵径向力的影响，在其他外部因素不变的情况下，对３种叶片布置方案的离心泵进行非定常模拟计算，结果表明：较对称布置方案，采用交错３０°布置的叶片能够有效提高离心泵的扬程，采用交错１５°布置的叶片对离心泵扬程具有消极影响．同时，采用交错布置方案会导致离心泵的效率下降；在设计工况下，与对称布置方案相比，叶片采用交错布置能够有效降低离心泵内的压力脉动水平，且交错角度越大，压力脉动水平降低越明显．叶片采用交错布置能够有效降低作用在叶轮上的稳态径向力的大小，其中，采用交错３０°布置方案在１．１Ｑｄ工况下稳态径向力相对降低４２．２８％．最后，叶片采用交错３０°布置对改善叶轮所受瞬态径向力的脉动特性与幅值大小的效果最为明显．关键词：双吸离心泵；叶片布置方式；断轴；压力脉动；径向力中图分类号：ＴＨ３１１　文献标志码：Ａ　文章编号：１６７４－８５３０（２０２１）０４－０３３１－０７Ｄｏｉ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１６７４－８５３０．２０．００３３赵万勇，陈帅，赵强，等．叶片布置方式对双吸离心泵径向力的影响［Ｊ］．排灌机械工程学报，２０２１，３９（４）：３３１－３３７．ＺＨＡＯＷａｎｙｏｎｇ，ＣＨＥＮＳｈｕａｉ，ＺＨＡＯＱｉａｎｇ，ｅｔａｌ．Ｅｆｆｅｃｔｏｆｂｌａｄｅａｒｒａｎｇｅｍｅｎｔｏｎｒａｄｉａｌｆｏｒｃｅｏｆｄｏｕｂｌｅｓｕｃｔｉｏｎｃｅｎｔｒｉｆｕｇａｌｐｕｍｐ［Ｊ］．Ｊｏｕｒｎａｌｏｆｄｒａｉｎａｇｅａｎｄｉｒｒｉｇａｔｉｏｎｍａｃｈｉｎｅｒｙｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ（ＪＤＩＭＥ），２０２１，３９（４）：３３１－３３７．（ｉｎＣｈｉｎｅｓｅ）ＥｆｆｅｃｔｏｆｂｌａｄｅａｒｒａｎｇｅｍｅｎｔｏｎｒａｄｉａｌｆｏｒｃｅｏｆｄｏｕｂｌｅｓｕｃｔｉｏｎｃｅｎｔｒｉｆｕｇａｌｐｕｍｐＺＨＡＯＷａｎｙｏｎｇ，ＣＨＥＮＳｈｕａｉ，ＺＨＡＯＱｉａｎｇ，ＭＡＤｅｄｏｎｇ，ＬＩＡＮＧＹｕｎｓｈｅｎｇ，ＰＥＮＧＨｕｔｉｎｇ（ＳｃｈｏｏｌｏｆＥｎｅｒｇｙａｎｄＰｏｗｅｒＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＬａｎｚｈｏｕＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｌａｎｚｈｏｕ，Ｇａｎｓｕ７３００５０，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｎｏｒｄｅｒｔｏｓｔｕｄｙｔｈｅｉｎｆｌｕｅｎｃｅｏｆｂｌａｄｅａｒｒａｎｇｅｍｅｎｔｏｎｔｈｅｒａｄｉａｌｆｏｒｃｅｏｆｄｏｕｂｌｅｓｕｃｔｉｏｎｃｅｎｔｒｉｆｕｇａｌｐｕｍｐ，ｔｈｅｕｎｓｔｅａｄｙｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎｏｆｔｈｒｅｅｂｌａｄｅａｒｒａｎｇｅｍｅｎｔｓｃｈｅｍｅｗａｓｃａｒｒｉｅｄｏｕｔｕｎｄｅｒｔｈｅｃｏｎｄｉｔｉｏｎｔｈａｔｏｔｈｅｒｅｘｔｅｒｎａｌｆａｃｔｏｒｓｒｅｍａｉｎｕｎｃｈａｎｇｅｄ．Ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｔｈａｔｃｏｍｐａｒｅｄｗｉｔｈｔｈｅｓｙｍｍｅｔｒｉｃａｌａｒｒａｎｇｅｍｅｎｔｓｃｈｅｍｅ，ｔｈｅｓｔａｇｇｅｒｅｄ３０°ｂｌａｄｅａｒｒａｎｇｅｍｅｎｔｃａｎｅｆｆｅｃｔｉｖｅｌｙｉｍｐｒｏｖｅｔｈｅｈｅａｄｏｆｃｅｎｔｒｉｆｕｇａｌｐｕｍｐ，ａｎｄｔｈｅｓｔａｇｇｅｒｅｄ１５°ｂｌａｄｅｈａｓａｎｅｇａｔｉｖｅｅｆｆｅｃｔｏｎｔｈｅｈｅａｄｏｆｃｅｎｔｒｉｆｕｇａｌｐｕｍｐ．Ａｔｔｈｅｓａｍｅｔｉｍｅ，ｔｈｅｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙｏｆｔｈｅｃｅｎｔｒｉｆｕｇａｌｐｕｍｐｗｉｌｌｂｅｒｅｄｕｃｅｄｂｙｕｓｉｎｇｔｈｅｓｔａｇｇｅｒｅｄａｒｒａｎｇｅｍｅｎｔｓｃｈｅｍｅ．Ｕｎｄｅｒｔｈｅｄｅｓｉｇｎｃｏｎｄｉｔｉｏｎ，ｃｏｍｐａｒｅｄｗｉｔｈｔｈｅｓｙｍｍｅｔｒｉｃａｌａｒｒａｎｇｅｍｅｎｔｓｃｈｅｍｅ，ｔｈｅｓｔａｇｇｅｒｅｄａｒｒａｎｇｅｍｅｎｔｏｆｔｈｅｂｌａｄｅｓｃａｎｅｆｆｅｃｔｉｖｅｌｙｒｅｄｕｃｅｔｈｅｐｒｅｓｓｕｒｅｐｕｌｓａｔｉｏｎｌｅｖｅｌｉｎｔｈｅｃｅｎｔｒｉｆｕｇａｌｐｕｍｐ，ａｎｄｔｈｅｌａｒｇｅｒｔｈｅｓｔａｇｇｅｒａｎｇｌｅ，ｔｈｅｍｏｒｅｏｂｖｉｏｕｓｔｈｅｐｒｅｓｓｕｒｅｐｕｌｓａｔｉｏｎｌｅｖｅｌｄｅｃｒｅａｓｅｓ．Ｔｈｅｓｔａｇｇｅｒｅｄａｒｒａｎｇｅｍｅｎｔｏｆｂｌａｄｅｓｃａｎｅｆｆｅｃｔｉｖｅｌｙｒｅｄｕｃｅｔｈｅｍａｇｎｉｔｕｄｅｏｆｔｈｅｓｔｅａｄｙｓｔａｔｅｒａｄｉａｌｆｏｒｃｅａｃｔｉｎｇｏｎｔｈｅｉｍｐｅｌｌｅｒ，ａｎｄｔｈｅｓｔａｇｇｅｒｅｄａｒｒａｎｇｅｍｅｎｔｏｆ３０°ｃａｎｒｅｄｕｃｅｔｈｅｓｔｅａｄｙｓｔａｔｅｒａｄｉａｌｆｏｒｃｅｂｙ４２．２８％ｕｎｄｅｒｔｈｅｃｏｎｄｉｔｉｏｎｏｆ１．１Ｑｄ．Ｉｎｔｈｅｅｎｄ，ｔｈｅｓｔａｇｇｅｒｅｄ３０°ａｒｒａｎｇｅｍｅｎｔｏｆｔｈｅｂｌａｄｅｓｈａｓｔｈｅｍｏｓｔｏｂｖｉｏｕｓｌｙｅｆｆｅｃｔｏｎｉｍｐｒｏｖｉｎｇｔｈｅｐｕｌｓａｔｉｏｎｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓａｎｄａｍｐｌｉｔｕｄｅｏｆｔｈｅｔｒａｎｓｉｅｎｔｒａｄｉａｌｆｏｒｃｅｏｎｔｈｅｉｍｐｅｌｌｅｒ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｄｏｕｂｌｅｓｕｃｔｉｏｎｃｅｎｔｒｉｆｕｇａｌｐｕｍｐ；ｂｌａｄｅａｒｒａｎｇｅｍｅｎｔ；ｂｒｏｋｅｎｓｈａｆｔ；ｐｒｅｓｓｕｒｅｐｕｌｓａｔｉｏｎ；ｒａｄｉａｌｆｏｒｃｅ双吸离心泵在运行过程中产生过大的径向力会导致口环磨损、轴弯甚至断轴等故障，从而引发离心泵运行的不稳定［１］．ＺＨＡＮＧ等［２］认为叶片布置方式能够影响作用在叶轮上径向力的矢量分布以及径向力脉动的幅值．郑水华等［３］初步验证了随着叶片交错角度的增加，蜗壳隔舌区的压力脉动幅值明显降低，同时作用在叶轮上的径向力也随之减小．但对具体的径向力影响规律没有进行深层次的分析．ＦＵ等［４］指出叶片交错角度对水力特性的影响很小，但是对蜗壳流道内的压力脉动影响较大．国内学者［５－１０］认为叶片交错布置对离心泵的水力性能以及非定常压力脉动特性影响显著，通过增加叶片交错角度可以有效降低蜗壳内压力脉动幅值，使得蜗壳内部压力分布更加均匀，提高离心泵运行的稳定性．综上所述，目前针对叶片布置方式的研究主要集中在离心泵内流场特性、外特性以及非定常的压力脉动等方面，而对离心泵在运行过程中所受径向力特性的研究鲜有报道．文中以Ｓ７００－５００－７３０型双吸离心泵为研究对象，对比分析叶片采用对称布置、均匀交错１５°以及均匀交错３０°布置的离心泵，探究叶片布置方式对离心泵径向力特性的影响．１　几何参数Ｓ７００－５００－７３０型双吸离心泵的主要性能参数中，流量Ｑ＝１．１２５ｍ３／ｓ，扬程Ｈ＝３９．３ｍ，转速ｒ＝７４０ｒ／ｍｉｎ，比转数ｎｓ＝１２９．叶轮主要几何参数如图１所示．图１　几何形状和主要尺寸参数Ｆｉｇ．１　Ｇｅｏｍｅｔｒｙａｎｄｍａｉｎｓｉｚｅｐａｒａｍｅｔｅｒｓ叶轮与旋转轴通过键连接，具体几何参数中，叶轮进口直径Ｄｊ＝４６３．０ｍｍ，叶轮出口直径Ｄ２＝７５７．９ｍｍ，叶轮出口宽度ｂ２＝１３７．８ｍｍ，叶片数Ｚ＝６．原型泵叶片布置方式为对称布置，在此基础上，提出叶片采用均匀交错１５°以及均匀交错３０°布置２种方案，叶片交错布置后，其叶轮出口宽度不变，中间盖板厚度为１４ｍｍ，最终叶轮水体模型如图２所示．图２　不同交错角度叶轮水体Ｆｉｇ．２　Ｉｍｐｅｌｌｅｒｗａｔｅｒｂｏｄｙｗｉｔｈｄｉｆｆｅｒｅｎｔｓｔａｇｇｅｒｅｄａｎｇｌｅｓ　２　数值模拟２．１　模型建立及网格划分计算域包括吸水室、叶轮以及蜗壳，利用ＩＣＥＭ软件对计算域进行非结构四面体网格划分，最终计算域网格划分结果如图３所示．图３　网格示意图Ｆｉｇ．３　Ｇｒｉｄｓｃｈｅｍａｔｉｃ在设计工况下，以清水为流体介质，对双吸离心泵的网格模型进行网格无关性验证［１１］．当网格数量处于６．０×１０６附近时，模拟结果的误差在可接受范围内，符合网格无关性要求，所以文中选用网格数为６５６９１１０的网格模型进行数值模拟．同时，文中其他方案模型的网格数量也应保持在６５０万左３３２右．最终装配体的网格总数如表１所示．表１　计算网格数Ｔａｂ．１　Ｍｅｓｈｎｕｍｂｅｒｆｏｒｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎ布置方式叶轮蜗壳吸水室对称布置１１３１７０４６４６４２６４７９０９８０交错１５°８５１６３８６４６４２６４７９０９８０交错３０°８２９５６７６４６４２６４７９０９８０定常模拟计算采用标准ｋ－ε湍流模型，进口边界类型为总压进口，出口边界类型为质量流量出口，旋转壁面条件为旋转无滑移壁面，静止壁面条件为固定无滑移壁面．以定常模拟结果作为非定常计算的初始值，并将时间步长确定为Δｔ＝０．０００６７５ｓ，即叶轮每旋转３°计算一步．为了方便对比分析，压力脉动监测面选为蜗壳流道中心截面，监测点设置在蜗壳具有代表性的５个截面的中心位置以及隔舌顶端位置，如图４所示．图４　压力脉动监测点分布图Ｆｉｇ．４　Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｏｆｐｒｅｓｓｕｒｅｐｕｌｓａｔｉｏｎｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇｐｏｉｎｔｓ　２．２　数值计算方法验证依据文献［１２］进行ｙ＋值验证，当采用标准ｋ－ε湍流模型以及无边界层进行模拟计算时，其ｙ＋值对比如表２所示，ｙ＋值云图如图５所示．结合表２和图５可知，离心泵各水体部件的ｙ＋值符合采用标准ｋ－ε湍流模型计算时对近壁区网格质量的要求．同时，在清水工况下，对比双吸离心泵外特性曲线的模拟值以及厂家提供的试验值，结果如图６所示．当忽略机械损失、摩擦等外界因素时，离心泵扬程值及效率值的误差均在４％以内，故模拟计算的结果是可靠的．表２　近壁区网格ｙ＋值范围Ｔａｂ．２　Ｒａｎｇｅｏｆｙ＋ｖａｌｕｅｆｏｒｇｒｉｄｎｅａｒｗａｌｌａｒｅａ数值吸水室叶轮蜗壳标准值９．４～６９６．８２８．１～１２６５．０９．４～６９６．８模拟值１０．２～１３５．０３０．３～３２３．４１５．４～３２３．５图５　ｙ＋值云图Ｆｉｇ．５　ｙ＋ｖａｌｕｅｃｌｏｕｄｄｉａｇｒａｍ图６　不同工况下离心泵的外特性曲线Ｆｉｇ．６　Ｈｙｄｒａｕｌｉｃｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｃｕｒｖｅｓｏｆｃｅｎｔｒｉｆｕｇａｌｐｕｍｐｕｎｄｅｒｄｉｆｆｅｒｅｎｔｗｏｒｋｉｎｇｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ３　ＣＦＤ结果分析３．１　外特性对比分析由图７可知，各方案外特性曲线的变化趋势基本一致，扬程随着流量的增大而减小，效率随着流量的增加呈先增加后减小的趋势．在全工况下，叶片交错３０°时的扬程基本要高于其他方案的扬程，效率值在偏小工况下要低于其他方案，在偏大工况下高于其他方案．叶片采用对称布置时在设计点工况下效率值达到最高；当叶片采用交错布置时，最佳效率点会向偏大流量方向发生偏移，在１．１Ｑｄ工况点下达到最大值．图７　泵外特性曲线Ｆｉｇ．７　Ｐｕｍｐｈｙｄｒａｕｌｉｃｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｃｕｒｖｅｓ３３３３．２　压力脉动特性分析以设计工况下各监测点压力脉动为例进行分析．为了使所得结论更具普遍性，因此引入压力系数Ｃｐ．Ｃｐ＝Δｐ０．５ρｕ２２，（１）式中：Δｐ为各监测点的瞬时值与平均值之差；ｕ２为叶轮出口的圆周速度．对压力系数Ｃｐ进行傅里叶级数（ＦＦＴ）变换，在叶轮旋转第６周期内，各监测点压力脉动的时域图以及频域图如图８所示．在叶轮旋转１周内，隔舌区附近监测点Ｐ１，Ｐ２的压力脉动在时域图上呈现稳定且明显的周期性，其中，叶片采用对称布置以及均匀交错１５°布置的周期为６；均匀交错３０°布置的周期为１２．同时，对称布置方案以及交错１５°布置方案各监测点的压力主频皆位于１倍叶频处（ｆＢＰＦ＝７４Ｈｚ），而交错３０°布置方案隔舌区监测点Ｐ１，Ｐ２的压力脉动主频位于２倍叶频处（ｆＢＰＦ＝１４８Ｈｚ），其余监测点的脉动主频率几乎相等．产生这一现象的原因是，距离隔舌越远，受叶轮与隔舌的动静干涉作用越弱．最后，与交错布置方案相比，对称布置方案在主频及倍频处的脉动幅值更加清晰可见．由此可见，较采用对称布置方案，叶片采用交错布置能够有效降低离心泵内的压力脉动水平，同时交错角度越大则压力脉动水平降低越明显．这对改善由压力脉动所导致的离心泵轴系振动现象具有积极的影响．图８　监测点压力脉动时域图与频域图Ｆｉｇ．８　Ｔｉｍｅｄｏｍａｉｎｄｉａｇｒａｍａｎｄｆｒｅｑｕｅｎｃｙｄｏｍａｉｎｄｉａｇｒａｍｏｆｐｒｅｓｓｕｒｅｐｕｌｓａｔｉｏｎａｔｅａｃｈｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇｐｏｉｎｔ３３４３．３　稳态径向力对比改变叶片布置方式能够使得蜗壳内流体的内流场分布发生改变，从而引起叶轮周围静压分布变化，导致作用在叶轮上的径向力发生改变［１３］．通过图９以及图１０能够分析得出叶片不同布置方案对作用在叶轮上的稳态径向力的影响．图中ＦＸ，ＦＹ分别为Ｘ，Ｙ向径向力，Ｆｒ为总径向力．图９　径向力分布图Ｆｉｇ．９　Ｒａｄｉａｌｆｏｒｃｅｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｄｉａｇｒａｍ图１０　不同流量比下总径向力曲线Ｆｉｇ．１０　Ｔｏｔａｌｆｌｏｗｒａｔｉｏｃｕｒｖｅｓｏｆｄｉｆｆｅｒｅｎｔｆｌｏｗｒａｔｉｏｓ由图９可以看出，各方案下作用在叶轮上的径向力分布类似，径向力的方向都会随着流量的改变而产生变化．同时，由图１０可以看出：在工况为１２Ｑｄ时，作用在叶轮上的径向力最小，与理论上双吸泵在设计工况点附近运行时所产生的径向力最小相符合［１４］．通过对比叶片由对称布置改为交错布置方案后径向力的相对变化量ΔＦｉ，可以得出叶片交错布置方案对作用在叶轮上径向力的影响，如表３所示，表中ΔＦｉ＝Ｆｉ－ＦＦ×１００％，（２）式中：Ｆｉ为交错布置的双吸离心泵径向力值；Ｆ为对称布置的双吸离心泵径向力值．由表３可知，较叶片对称布置方案，采用交错布置方案基本上可以有效降低作用在叶轮上的径向力，其中采用交错３０°布置方案在１．１Ｑｄ工况下径向力相对降低量达到４２．２８％，较叶片对称布置方案，交错１５°在工况为０．８Ｑｄ，１．０Ｑｄ，１．２Ｑｄ下径向力的相对降低量分别为５．０６％，５．９４％，８．８１％．交错３０°在工况为０．８Ｑｄ，１．０Ｑｄ，１．２Ｑｄ下径向力的相对降低量为１０．８２％，２２．３１％，２０．３６％．由此可见，叶片采用交错布置方案能够有效降低作用在叶轮上的径向力，使得双吸离心泵运行时稳定性更好．表３　不同工况下各方案径向力相对变化量Ｔａｂ．３　Ｒｅｌａｔｉｖｅｃｈａｎｇｅｏｆｒａｄｉａｌｆｏｒｃｅｏｆｅａｃｈｓｃｈｅｍｅｕｎｄｅｒｄｉｆｆｅｒｅｎｔｗｏｒｋｉｎｇｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ工况点ΔＦ１５°／％ΔＦ３０°／％０．４Ｑｄ１３．６５－２．６６０．６Ｑｄ－３．４６－１９．７００．８Ｑｄ－５．０６－１０．８２１．０Ｑｄ－５．９４－２２．３１１．１Ｑｄ－８．２５－４２．２８１．２Ｑｄ－８．８１－２０．３６１．４Ｑｄ－３．６０－１９．８８３．４　瞬态径向力对比瞬态径向力会使得离心泵产生振动和噪声，从而影响离心泵安全稳定运行［１５］．因此探究不同的叶片布置方案对离心泵作用在叶轮上瞬态径向力的影响是十分必要的．图１１为１．０Ｑｄ工况下叶轮旋转第６周时作用在叶轮上的径向合力随时间的变化曲线图．由图１１可以看出，叶轮所受径向力呈现周期性的脉动．同时，叶片采用交错布置方案的脉动幅值要明显低于采用对称布置方案．这说明叶轮采用交错布置方案能够有效改善离心泵在运行过程中叶轮产生振动等情况，从而使得双吸离心泵运行更加稳定．图１１　叶轮径向力时域图Ｆｉｇ．１１　Ｔｉｍｅｄｏｍａｉｎｄｉａｇｒａｍｏｆｒａｄｉａｌｆｏｒｃｅｏｎｉｍｐｅｌｌｅｒ对图１１各方案的径向力值与时间的关系曲线进行傅里叶级数变换［１６］，得到在１．０Ｑｄ工况下作用在叶轮上的径向力脉动的频域特性，如图１２所示．３种方案的径向力脉动幅值都呈逐渐降低的趋势，对称布置方案以及交错１５°布置方案的径向力脉动幅值Ａ最大值位于１倍叶频处（ｆＢＰＦ＝７４Ｈｚ），而交错３０°布置方案的径向力脉动幅值在１倍叶频以及２倍叶频处（ｆＢＰＦ＝１４８Ｈｚ）近乎相等，同时，叶轮３３５采用对称布置方案时高频脉动要比采用交错布置的高频脉动更加明显，这说明叶片布置方案对径向力脉动特性具有显著的影响，采用交错布置方案能够有效降低作用在叶轮上的径向力脉动水平，从而降低叶轮发生振动的可能性，使得运行更加稳定．图１２　叶轮径向力脉动幅值频域图Ｆｉｇ．１２　Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙｄｏｍａｉｎｄｉａｇｒａｍｏｆｉｍｐｅｌｌｅｒｒａｄｉａｌｆｏｒｃｅｐｕｌｓａｔｉｏｎａｍｐｌｉｔｕｄｅ４　结　论１）相比于叶片对称布置方案，交错３０°布置能够提高离心泵的扬程，但是离心泵的效率会降低，同时采用交错布置方案会导致最高效率点向偏大流量偏移．２）在设计工况下，相较于对称布置方案，叶片采用交错布置能够有效降低离心泵内的压力脉动水平，且交错角度越大，压力脉动水平降低越明显．３）通过对各方案进行稳态径向力对比分析，以及瞬态径向力对比发现，叶片的布置方式对作用在叶轮上的径向力影响也较为显著，相较于对称布置方式，采用交错布置能够有效降低作用在叶轮上的稳态径向力，并明显改善作用在叶轮上瞬态径向力的脉动特性与幅值．同时，２种交错布置方案下的高频脉动都比对称布置方案高频脉动低得多，这说明采用交错布置方案能够大大降低泵在运行时旋转轴所承受的交变载荷，使得双吸离心泵的运行更加稳定．参考文献（Ｒｅｆｅｒｅｎｃｅｓ）［１］　关醒凡．现代泵理论与设计［Ｍ］．北京：中国宇航出版社，２０１１．［２］　ＺＨＡＮＧＺＣ，ＷＡＮＧＦＪ，ＹＡＯＺＦ，ｅｔａｌ．Ｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｉｏｎｏｎｉｍｐｅｌｌｅｒｒａｄｉａｌｆｏｒｃｅｆｏｒｄｏｕｂｌｅｓｕｃｔｉｏｎｃｅｎｔｒｉｆｕｇａｌｐｕｍｐｗｉｔｈｓｔａｇｇｅｒｅｄｂｌａｄｅａｒｒａｎｇｅｍｅｎｔ［Ｃ］／／ＩＯＰＣｏｎｆｅｒｅｎｃｅＳｅｒｉｅｓ：ＭａｔｅｒｉａｌｓＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ．ＩＯＰＰｕｂｌｉｓｈｉｎｇ，２０１３，５２（３）：０３２００９．［３］　郑水华，钱亨，牟介刚，等．交错叶片对三通道蜗壳离心泵水动力性能的影响［Ｊ］．农业工程学报，２０１５，３１（２３）：５１－５９．ＺＨＥＮＧＳＨ，ＱＩＡＮＨ，ＭＯＵＪＧ，ｅｔａｌ．Ｉｎｆｌｕｅｎｃｅｓｏｆｓｔａｇｇｅｒｅｄｂｌａｄｅｓｏｎｈｙｄｒｏｄｙｎａｍｉｃｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｏｆｔｈｒｅｅｃｈａｎｎｅｌｖｏｌｕｔｅｃｅｎｔｒｉｆｕｇａｌｐｕｍｐ［Ｊ］．ＴｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓｏｆｔｈｅＣＳＡＥ，２０１５，３１（２３）：５１－５９．（ｉｎＣｈｉｎｅｓｅ）［４］　ＦＵＤＣ，ＷＡＮＧＦＪ，ＺＨＯＵＰＪ，ｅｔａｌ．Ｉｍｐａｃｔｏｆｉｍｐｅｌｌｅｒｓｔａｇｇｅｒａｎｇｌｅｓｏｎｐｒｅｓｓｕｒｅｆｌｕｃｔｕａｔｉｏｎｆｏｒａｄｏｕｂｌｅｓｕｃｔｉｏｎｃｅｎｔｒｉｆｕｇａｌｐｕｍｐ［Ｊ］．Ｃｈｉｎｅｓｅｊｏｕｒｎａｌｏｆｍｅｃｈａｎｉｃａｌｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，２０１８，３１（１）：１０．［５］　雷明川，赖喜德，宋冬梅，等．交错叶片叶轮对双吸离心泵蜗壳内压力脉动的影响研究［Ｊ］．中国农村水利水电，２０１４（７）：１７７－１８１．ＬＥＩＭｉｎｇｃｈｕａｎ，ＬＡＩＸｉｄｅ，ＳＯＮＧＤｏｎｇｍｅｉ，ｅｔａｌ．Ｓｔｕｄｙｏｎｔｈｅｉｎｆｌｕｅｎｃｅｏｆｓｔａｇｇｅｒｅｄｂｌａｄｅｉｍｐｅｌｌｅｒｏｎｔｈｅｐｒｅｓｓｕｒｅｆｌｕｃｔｕａｔｉｏｎｉｎｄｏｕｂｌｅｓｕｃｔｉｏｎｃｅｎｔｒｉｆｕｇａｌｐｕｍｐｖｏｌｕｔｅ［Ｊ］．Ｃｈｉｎａｒｕｒａｌｗａｔｅｒｃｏｎｓｅｒｖａｎｃｙａｎｄｈｙｄｒｏｐｏｗｅｒ，２０１４（７）：１７７－１８１．（ｉｎＣｈｉｎｅｓｅ）［６］　宋冬梅，雷明川，费宇，等．交错布置叶片对双吸离心泵压力脉动特性的影响研究［Ｊ］．大电机技术，２０１４（６）：４７－５１．ＳＯＮＧＤｏｎｇｍｅｉ，ＬＥＩＭｉｎｇｃｈｕａｎ，ＦＥＩＹｕ，ｅｔａｌ．Ｓｔｕｄｙｏｎｔｈｅｉｎｆｌｕｅｎｃｅｏｆｓｔａｇｇｅｒｅｄｂｌａｄｅａｒｒａｎｇｅｍｅｎｔｏｎｔｈｅｐｒｅｓｓｕｒｅｆｌｕｃｔｕａｔｉｏｎｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆｄｏｕｂｌｅｓｕｃｔｉｏｎｃｅｎｔｒｉｆｕｇａｌｐｕｍｐ［Ｊ］．Ｌａｒｇｅｍｏｔｏｒｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，２０１４（６）：４７－５１．（ｉｎＣｈｉｎｅｓｅ）［７］　刘建瑞，付威，高振军，等．交错叶片对双吸离心泵性能影响的数值分析［Ｊ］．排灌机械工程学报，２０１５，３３（３）：１９６－２０２．ＬＩＵＪｉａｎｒｕｉ，ＦＵＷｅｉ，ＧＡＯＺｈｅｎｊｕｎ，ｅｔａｌ．Ｎｕｍｅｒｉｃａｌａｎａｌｙｓｉｓｏｆｔｈｅｅｆｆｅｃｔｏｆｓｔａｇｇｅｒｅｄｂｌａｄｅｓｏｎｔｈｅｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｏｆｄｏｕｂｌｅｓｕｃｔｉｏｎｃｅｎｔｒｉｆｕｇａｌｐｕｍｐ［Ｊ］．Ｊｏｕｒｎａｌｏｆｄｒａｉｎａｇｅａｎｄｉｒｒｉｇａｔｉｏｎｍａｃｈｉｎｅｒｙｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，２０１５，３３（３）：１９６－２０２．（ｉｎＣｈｉｎｅｓｅ）［８］　赵万勇，薛亚丽，葛靖国，等．叶片交错布置不同角度对双吸离心泵蜗壳内压力脉动的影响［Ｊ］．兰州理工大学学报，２０１６，４２（１）：５６－６０．ＺＨＡＯＷａｎｙｏｎｇ，ＸＵＥＹａｌｉ，ＧＥＪｉｎｇｇｕｏ，ｅｔａｌ．Ｔｈｅｉｎｆｌｕｅｎｃｅｏｆｄｉｆｆｅｒｅｎｔａｎｇｌｅｓｏｆｂｌａｄｅｓｔａｇｇｅｒｅｄａｒｒａｎｇｅｍｅｎｔｏｎｐｒｅｓｓｕｒｅｆｌｕｃｔｕａｔｉｏｎｉｎｄｏｕｂｌｅｓｕｃｔｉｏｎｃｅｎｔｒｉｆｕｇａｌｐｕｍｐｖｏｌｕｔｅ［Ｊ］．ＪｏｕｒｎａｌｏｆＬａｎｚｈｏｕＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，２０１６，４２（１）：５６－６０．（ｉｎＣｈｉｎｅｓｅ）［９］　徐占国，高超丹，庄克云，等．交错叶片对双吸离心泵蜗壳流道压力脉动影响数值分析［Ｊ］．中国农村水利水电，２０１７（１０）：２１８－２２２．ＸＵＺｈａｎｇｕｏ，ＧＡＯＣｈａｏｄａｎ，ＺＨＵＡＮＧＫｅｙｕｎ，ｅｔａｌ．Ｎｕｍｅｒｉｃａｌａｎａｌｙｓｉｓｏｆｔｈｅｉｎｆｌｕｅｎｃｅｏｆｓｔａｇｇｅｒｅｄｂｌａｄｅｓｏｎｔｈｅｐｒｅｓｓｕｒｅｆｌｕｃｔｕａｔｉｏｎｉｎｔｈｅｖｏｌｕｔｅｃｈａｎｎｅｌｏｆ３３６ｄｏｕｂｌｅｓｕｃｔｉｏｎｃｅｎｔｒｉｆｕｇａｌｐｕｍｐ［Ｊ］．Ｃｈｉｎａｒｕｒａｌｗａｔｅｒｃｏｎｓｅｒｖａｎｃｙａｎｄｈｙｄｒｏｐｏｗｅｒ，２０１７（１０）：２１８－２２２．（ｉｎＣｈｉｎｅｓｅ）［１０］　周晓红，刘国营，胡永金，等．叶片交错布置对水泵蜗壳内部流动影响［Ｊ］．水电与抽水蓄能，２０１８，４（２）：８２－８５．ＺＨＯＵＸｉａｏｈｏｎｇ，ＬＩＵＧｕｏｙｉｎｇ，ＨＵＹｏｎｇｊｉｎ，ｅｔａｌ．Ｅｆｆｅｃｔｏｆｓｔａｇｇｅｒｅｄｂｌａｄｅａｒｒａｎｇｅｍｅｎｔｏｎｉｎｔｅｒｎａｌｆｌｏｗｏｆｐｕｍｐｖｏｌｕｔｅ［Ｊ］．Ｈｙｄｒｏｐｏｗｅｒａｎｄｐｕｍｐｅｄｓｔｏｒａｇｅ，２０１８，４（２）：８２－８５．（ｉｎＣｈｉｎｅｓｅ）［１１］　张金凤，黄茜，袁寿其，等．基于ＰＩＶ的低比转数离心泵网格无关性［Ｊ］．排灌机械工程学报，２０１６，３４（７）：５６７－５７２．ＺＨＡＮＧＪｉｎｆｅｎｇ，ＨＵＡＮＧＸｉ，ＹＵＡＮＳｈｏｕｑｉ，ｅｔａｌ．ＧｒｉｄｉｎｄｅｐｅｎｄｅｎｔｏｆｌｏｗｓｐｅｃｉｆｉｃｓｐｅｅｄｃｅｎｔｒｉｆｕｇａｌｐｕｍｐｂａｓｅｄｏｎＰＩＶ［Ｊ］．Ｊｏｕｒｎａｌｏｆｄｒａｉｎａｇｅａｎｄｉｒｒｉｇａｔｉｏｎｍａｃｈｉｎｅｒｙｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，２０１６，３４（７）：５６７－５７２．（ｉｎＣｈｉｎｅｓｅ）［１２］　李晓俊，袁寿其，潘中永，等．离心泵边界层网格的实现及应用评价［Ｊ］．农业工程学报，２０１２，２８（２０）：６７－７２．ＬＩＸｉａｏｊｕｎ，ＹＵＡＮＳｈｏｕｑｉ，ＰＡＮＺｈｏｎｇｙｏｎｇ，ｅｔａｌ．Ｉｍｐｌｅｍｅｎｔａｔｉｏｎａｎｄａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｅｖａｌｕａｔｉｏｎｏｆｂｏｕｎｄａｒｙｌａｙｅｒｇｒｉｄｏｆｃｅｎｔｒｉｆｕｇａｌｐｕｍｐ［Ｊ］．ＴｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓｏｆｔｈｅＣＳＡＥ，２０１２，２８（２０）：６７－７２．（ｉｎＣｈｉｎｅｓｅ）［１３］　丁成伟．离心泵与轴流泵［Ｍ］．北京：机械工业出版社，１９８１．［１４］　赵万勇，张亮，雒军．双吸离心泵径向力数值分析［Ｊ］．排灌机械，２００９，２７（４）：２０５－２０９．ＺＨＡＯＷａｎｙｏｎｇ，ＺＨＡＮＧＬｉａｎｇ，ＬＵＯＪｕｎ．Ｎｕｍｅｒｉｃａｌａｎａｌｙｓｉｓｏｆｒａｄｉａｌｆｏｒｃｅｏｆｄｏｕｂｌｅｓｕｃｔｉｏｎｃｅｎｔｒｉｆｕｇａｌｐｕｍｐ［Ｊ］．Ｄｒａｉｎａｇｅａｎｄｉｒｒｉｇａｔｉｏｎｍａｃｈｉｎｅｒｙ，２００９，２７（４）：２０５－２０９．（ｉｎＣｈｉｎｅｓｅ）［１５］　ＧＯＮＺＬＥＳＪ，ＳＡＮＴＯＬＡＲＩＡＣ，ＰＡＲＲＯＮＤＯＪＬ，ｅｔａｌ．Ｕｎｓｔｅａｄｙｒａｄｉａｌｆｏｒｃｅｓｏｎｔｈｅｉｍｐｅｌｌｅｒｏｆａｃｅｎｔｒｉｆｕｇａｌｐｕｍｐｗｉｔｈｒａｄｉａｌｇａｐｖａｒｉａｔｉｏｎ［Ｃ］／／ＡＳＭＥ／ＪＳＭＥ２００３４ｔｈＪｏｉｎｔＦｌｕｉｄｓＳｕｍｍｅｒＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＣｏｎｆｅｒｅｎｃｅ，２００３：１１７３－１１８１．　［１６］　张霞，袁寿其，张金凤，等．不同叶片包角对螺旋形单蜗壳离心泵叶轮径向力特性的影响［Ｊ］．流体机械，２０１７，４５（１）：４３－４７．ＺＨＡＮＧＸｉａ，ＹＵＡＮＳｈｏｕｑｉ，ＺＨＡＮＧＪｉｎｆｅｎｇ，ｅｔａｌ．Ｅｆｆｅｃｔｏｆｄｉｆｆｅｒｅｎｔｂｌａｄｅｗｒａｐａｎｇｌｅｓｏｎｒａｄｉａｌｆｏｒｃｅｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆｓｐｉｒａｌｓｉｎｇｌｅｖｏｌｕｔｅｃｅｎｔｒｉｆｕｇａｌｐｕｍｐｉｍｐｅｌｌｅｒ［Ｊ］．Ｆｌｕｉｄｍａｃｈｉｎｅｒｙ，２０１７，４５（１）：４３－４７．（ｉｎＣｈｉｎｅｓｅ）（责任编辑　盛杰）檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨（上接第３３０页）［６］　ＳＩＱ，ＣＵＩＱ，ＺＨＡＮＧＫ，ｅｔａｌ．Ｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｉｏｎｏｎｃｅｎｔｒｉｆｕｇａｌｐｕｍｐｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｄｅｇｒａｄａｔｉｏｎｕｎｄｅｒａｉｒ－ｗａｔｅｒｉｎｌｅｔｔｗｏｐｈａｓｅｆｌｏｗｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ［Ｊ］．Ｈｏｕｉｌｌｅｂｌａｎｃｈｅ，２０１８（３）：４１－４８．［７］　韩路长．多相反应器内流体颗粒传质、破裂分散和聚并行为的研究［Ｄ］．湘潭：湘潭大学，２０１０．［８］　戈振国．基于ＣＦＰ－ＰＢＭ耦合模型的离心泵气液两相流动特性研究［Ｄ］．西安：西安理工大学，２０１７．［９］　文键，王斯民，厉彦忠．基于ＭＵＳＩＧ模型的低温流体过冷沸腾数值模拟［Ｊ］．化学工程，２０１０，３８（１１）：２９－３３．ＷＥＮＪｉａｎ，ＷＡＮＧＳｉｍｉｎ，ＬＩＹａｎｚｈｏｎｇ．ＮｕｍｅｒｉｃａｌｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｆｏｒｓｕｂｃｏｏｌｅｄｂｏｉｌｉｎｇｐｒｏｃｅｓｓｏｆｌｏｗｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｆｌｕｉｄｗｉｔｈＭＵＳＩＧｍｏｄｅｌ［Ｊ］．Ｃｈｅｍｉｃａｌｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ（Ｃｈｉｎａ），２０１０，３８（１１）：２９－３３．（ｉｎＣｈｉｎｅｓｅ）［１０］　ＬＵＯＨ，ＳＶＥＮＤＳＥＮＨＦ．Ｔｈｅｏｒｅｔｉｃａｌｍｏｄｅｌｆｏｒｄｒｏｐａｎｄｂｕｂｂｌｅｂｒｅａｋｕｐｉｎｔｕｒｂｕｌｅｎｔｄｉｓｐｅｒｓｉｏｎｓ［Ｊ］．Ａｉｃｈｅｊｏｕｒｎａｌ，１９９６，４２（５）：１２２５－１２３３．［１１］　ＰＲＩＮＣＥＭＪ，ＢＬＡＮＣＨＨＷ．Ｂｕｂｂｌｅｃｏａｌｅｓｃｅｎｃｅａｎｄｂｒｅａｋｕｐｉｎａｉｒｓｐａｒｇｅｄｂｕｂｂｌｅｃｏｌｕｍｎｓ［Ｊ］．ＡＩＣｈＥｊｏｕｒｎａｌ，１９９０，３６（１０）：１４８５－１４９９．［１２］　崔强磊．入流含气条件下离心泵内部不稳定流动及其诱导特性［Ｄ］．镇江：江苏大学，２０１９．（责任编辑　盛杰）３３７。

带分流叶片低比速离心泵正交试验研究

3.3 大流量点试验数据分析
从上述一些试验数据分析可以看出，添加分流叶片后的方案，高效区明显向大流量偏移，扬程曲线变平坦很多。反过来讲就是此时的方案实际最高效率点已经变更，多组数据综合考虑，可以变更设计点在：流量 Q=16 m3/h，扬程 H= 30 m，配套功率，P=3 kW，此时比转速变为：ns=58。
（1）因素 A：随着叶片数的增加，扬程增加非常明显，这与以往的研究经验十分相符；在 4 叶片时，效率最高；所以通常情况下，综合考虑扬程和效率，选取 4 片比较理想。
（2）因素 B：在偏向旋转方向的三个偏置度下，扬程和效率影响不明显；（3）因素 C：分流叶片进口边直径在第二水平取值时，对应着扬程和效率的最高值，在第一水平取值时，扬程和效率略低于第三水平；说明在第二水平附近取值可有较优的性能；（4）因素 D：分流叶片向长叶片背面偏转 5º 的第二水平，泵的扬程和效率比没有偏转
-3-

表 4 试验数据处理结果
Tab.4 Test data processing results
A
BCD
A
B
C
D
K1
K1
K2 91.24 96.26 94.93 96.11
K2 163.31 162.90 160.58 163.72
K3 97.02 96.38 97.89 96.12
此次试验在机械工业排灌机械产品质量检测中心（镇江）开式试验台上进行，试验装置如图 3 所示，试验数据和曲线均由微机自动采集和处理。
-2-

图 2 快速成形叶轮 Fig.2 Impellers machined by FDM
图 3 开式试验台示意 Fig.3 Sketch of open pump performance test rig

输送水时叶片数离心油泵性能的影响

输送水时叶片数对离心油泵性能的影响一般地说，叶片数对离心泵性能的影响是非线性的，存在着最优叶片数；最优叶片数与比转速有关。

对对数螺旋线叶片单级离心泵性能进行了理论研究，得到最优叶片数为7片。

这些研究成果丰富了关于叶片数对离心栗性能影响方面的认识。

原机喊工业部教育司科技基金和甘肃工业大学校基金共同资助项目。

水泵技术2000.3 Y型离心油泵在陆上油田和炼油厂中应用比较普遍，因内不少泵制造厂都生产这种型号的油泵。

研究被输送液体不同粘度下叶片数对Y型离心油泵性能的影响，从而确定最优叶片数对丰富离心油泵设计理论和提高性能都有不可忽视的价值。

本课题选择65Y60型离心油杲为研究对象，研究叶片数对该离心油泵性能的影响，借此得到了最优叶片数，为离心油泵的设计提供依据。

本文中仅给出输送清水时的实验结果。

2实验装置研究模型为65Y60型离心油泵，它主要用于输送温度不超过450T的热油，其设计参数为：Q=25m3/h，/f=60m，n=2950r/min，比转速ns=3.65/1瓜/奶。

“=410为65Y60型离心油泵的结构剖面图。

实验时，保持泵体流道和叶轮几何形状不变，仅改变叶片数。

5个实验叶轮的叶片数分别为3、4、5、6和7，其它几何参数分别是：叶轮进口直径A=72mm、出口直径D2=213mm、出口宽度62=7.5mm、出口角炔= 30°。

其中叶片数为5的叶轮为该泵的原配叶轮。

实验叶轮由该泵的制造厂采用与原配叶轮相同的方法制造。

实验液体为清水。

水从净容积为1.35m3的水箱经过球阔和长为14m、内径为65mm的吸入管道流人泵内，然后经过总长度约为4.5m、内径为50nun的排出管道和LW-50型涡轮流量计以及闸阀流回水箱。

利用闸阀调节泵工况点。

利用涡轮流量计测量水的体积流量。

分别将泵入口和出口的测压环通过塑料导压管连接到1151PD型电容式差压变送器两端的测压孔上，测量出泵出口与进口的液体静压力差，从而计算出泵的扬程。

分流叶片对内部流向的影响

分流叶片对内部流向的影响分流叶片偏置设计法已成为提高低比转速离心泵性能的主要方法之一,该方法采用长、短叶片间隔布置,可减轻叶轮进口处排挤严重的现象,改善叶轮内的流场分布,有效防止尾流的产生和发展,提高泵的性能.自20世纪70年代以来,带分流叶片离心泵的研究已取得了一些有价值的成果,并在生产实践中被应用等通过性能试验研究了深井泵中分流叶片对性能的影响规律.Kergourlay等对有、无分流叶片的离心泵进行了多工况的数值模拟,并采用压力传感器测量了多点的压力脉动,研究表明带分流叶片的叶轮扬程在全流量范围内比普通叶轮扬程高10%~15%,压力脉动明显减小.袁寿其等对分流叶片离心泵叶轮内流场进行了三维湍流数值模拟,并与PIV流场测试相互验证,揭示了分流叶片在离心泵内流场中具有改善“射流-尾流”结构的作用.陈松山等对带分流叶片离心泵进行正交试验研究,为分流叶片的设计提供依据.朱祖超对长、中、短叶片结合的复合叶轮进行了理论分析和数值模拟,提出了以效率为目标函数,以抗汽蚀性和性能曲线稳定为约束条件的复合叶轮优化设计方法.耿少娟等对带分流叶片的离心泵进行了非定常数值分析,讨论了不同叶片形式对水泵扬程、进出口压力波动的影响规律.张金凤通过多因素正交设计方案的数值预报和试验研究,初步揭示了带分流叶片离心泵内部三维非定常湍流特性,以及分流叶片的添置对改善“射流-尾流”结构和提高离心泵性能的机理.综上所述,目前针对带分流叶片离心泵的研究主要是对其内流场的数值模拟、PIV测试以及性能试验等,对于分流叶片的添置对泵内非定常流动特性和运行稳定性的影响规律的研究还不够深入,而离心泵内部的非定常流动现象及其诱导产生的结构振动,是水泵运行过程中最典型、最常见的非稳定特性,关系到水泵机组的安全运行,是水力机械领域中的重要学术与工程难题之一.文中采用Ansys-CFX软件,对有、无分流叶片离心泵进行全流场非定常数值模拟,分析有、无分流叶片以及不同分流叶片设计对泵内非定常流动特性的影响规律,为完善和优化带分流叶片离心泵的设计,深入研究其内部的流动特性及其诱导振动产生的机理提供一定理论依据.1叶轮设计方案所研究模型泵的型号为IS50-32-160,流量Qd=/h,扬程H=32m,转速n=2900r/min,比转速ns=47,规定效率η=56%,配套功率P=3kW.叶轮为闭式,叶轮外径D2=160mm,叶轮出口宽度b2=6mm,叶轮进口直径D1=50mm.为了验证添置分流叶片对泵内非定常流动特性的影响,设计了5个不同的叶轮方案,其中方案A为无分流叶片设计,方案B,C,E为带偏置分流叶片设计,但分流叶片进口直径不同,方案D为带不偏置分流叶片设计.主要设计方案及其结构参数如表1所示,表中:Zl 为长叶片数;Zs为短叶片数;Dsin为短叶片进口直径;θ为短叶片偏置度.2数值计算方法计算域选取采用Pro/E软件生成三维全流场计算区域模型,如图1所示.为使模拟结果更加稳定,对叶轮进口和蜗壳出口进行适当延伸,整个模型包括叶轮、蜗壳、进出口延伸段以及前后盖板腔体.格划分应用CFD-ICEM软件对模型进行格划分,采用非结构化四面体格,并在隔舌处进行加密,格总数约为700000,基本满足无关性要求.测点布置为了监测泵内压力脉动,在叶轮-蜗壳交界面、叶轮进口及蜗壳出口处布置了10个测点.其中,叶轮进口处测点P10位于叶轮进口与进口延伸段的交界面中心位置上,蜗壳出口处测点P9位于蜗壳出口断面中心处,其他测点位于叶轮的中间截面.各测点的坐标如表2所示.计算求解应用软件进行非定常全流场数值模拟,采用标准k-ε湍流模型进行方程封闭,采用有限容积法对控制方程进行离散,其中压力项采用二阶中心差分格式,其他项采用二阶迎风差分格式,压力和速度的耦合求解采用适用于非定常的PISO算法联立求解.叶轮流道内的水体为旋转体,蜗壳内水体为非旋转体,定常计算时采用速度进口、压力出口,速度值通过流量和进口过流面积确定,压力值通过理论扬程估算得到.非定常计算时采用定常计算结果作为其初始条件,采用进口总压,出口静压作为边界条件,固体壁面为无滑移边界条件,给定固体壁面粗糙度,非定常计算中的交界面设置为TransientRotor-Stator模式.叶轮每转°作为一个时间步长,时间步长为,叶轮旋转4个周期后计算结果趋于稳定,总计算时间为,因而选取第4个周期的结果用于分析.3计算结果及分析分流叶片对泵性能及压力脉动的影响泵的H-Q特性对比图2为各设计方案实测扬程性能的对比.可以看出:带分流叶片设计方案的扬程比没有分流叶片设计方案提高2%~12%,且其H-Q曲线更加平坦;不同分流叶片设计方案的扬程绝对值差别不大.图2各设计方案实测性能对比泵进、出口压力脉动分析离心泵内部流动极其复杂且不稳定,其中叶片与隔舌的相互作用是产生压力脉动的重要原因,也是泵体振动及产生噪声的主要原因.为了分析泵内流场压力脉动特性,定义量纲一的压力系数Cp=Δp/(ρu22),其中:Δp为监测点静压与参考压力之差;ρ为密度;u2为叶轮出口圆周速度.图3和图4分别为方案A与方案C在,和工况下叶轮进口、蜗壳出口处的压力脉动情况.由图3,4可以看出:由于受到叶轮与蜗壳的动静干涉作用,叶轮进口及蜗壳出口处均存在压力脉动,且周期性明显,脉动频率均为叶片扫过隔舌的频率;在叶轮进口处,方案A的压力值大于方案C的压力值,方案A在工况时的压力大于设计工况下的压力,且随着流量的变化压力值变化较大;方案C在工况时的压力则小于设计工况下的压力,压力值随流量的变化幅度较小;在蜗壳出口处,方案C的压力值大于方案A,且当工况从转化为,工况时,其压力变化幅度较方案A小.这说明增加分流叶片后,不仅降低了叶轮进口处的压力,而且增大了蜗壳出口处的压力,从而提高了泵的扬程.图5为不同工况下方案A和方案C在叶轮进口处及蜗壳出口处压力脉动最大幅值的对比.可以看出:叶轮进口处的压力脉动幅值明显小于蜗壳出口处,这是由于叶轮进口处的压力脉动主要受叶轮转频脉动的影响,而蜗壳出口处的压力脉动不仅受到叶轮转频脉动的影响还与叶轮与蜗壳的动静干涉有关;在和工况时,方案C在叶轮进口处及蜗壳出口处的压力脉动幅值明显小于方案A,说明分流叶片可有效改善叶轮进口处及蜗壳出口处的压力脉动分布.叶轮-蜗壳交界面处压力脉动分析图6为设计工况下方案A和方案C在不同测点处的压力脉动情况.图中各测点波形存在相位差,其中测点P2,P4,P6,P8的相位较为一致,测点P3,P5,P7的相位较为一致,因而选择4个测点P1,P2,P5,P8进行分析.由图6可以看出:方案A和方案C在各测点处的压力脉动都呈现明显的周期性,且压力脉动频率均为叶片扫过隔舌的频率;在一个周期内,方案A的压力脉动有4个波峰波谷,而方案C的压力脉动则出现8个波峰波谷,这是因为添置分流叶片后,各测点处的压力脉动不仅受到长叶片与蜗壳的动静干涉的影响,还受到短叶片与蜗壳的动静干涉的影响;方案C的压力值明显大于方案A,且压力脉动幅度明显小于方案A,压力脉动波形更为平缓,这说明添置分流叶片后,不仅泵的扬程得到了提高,而且叶轮-蜗壳交界面处的压力脉动情况也得到了有效地改善,这是由于分流叶片改善了叶轮出口的“射流-尾流”结构,从而减小了叶轮-蜗壳耦合面的压力变化梯度;相比于测点P1,各方案在测点P2,P5,P 处的压力脉动波形更为平缓,这说明压力脉动在隔舌处开始沿着叶轮旋转方向逐渐减弱.不同工况下压力脉动分析图7所示为不同工况下方案C在不同测点处的压力脉动.由图可以看出:不同工况下方案C的压力脉动波形与设计工况基本一致,但大流量时压力脉动幅值最大,设计流量时压力脉动幅值最小;测点P1处的压力脉动、“射流-尾流”结构最明显,且其压力随流量的增大而增大,其余各测点处的压力均随流量的增大而减小.分流叶片进口直径对压力脉动的影响图8为设计工况下不同分流叶片设计方案在不同测点处的压力脉动情况.比较方案B,C,E可以看出:方案C,E的波形比较一致,方案B的波形存在相位差,脉动规律接近8叶片;分流叶片进口直径最小的方案B的压力值最小且压力脉动最大,而方案C的压力值最大且压力脉动最小,这说明不同的分流叶片进口直径对叶轮-蜗壳交界面处压力脉动的影响不同,且分流叶片进口直径存在最优值(Dsin=106mm).方案D和E的压力脉动波形类似.分流叶片偏置度对压力脉动的影响比较图8中的方案C和方案D可知,方案C和方案D的压力脉动规律类似,但方案C的压力值比方案D略高,且方案C对“射流-尾流”结构的改善更为明显;比较图8中各方案在不同测点处压力脉动的最大幅值可知,方案A的压力脉动幅值最大,方案C的压力脉动幅值最小,这说明合理的分流叶片设计可改善泵内的压力脉动特性.4结论1)通过对各设计方案的实测性能进行对比可知,带分流叶片设计方案的扬程比没有分流叶片设计方案提高2%~12%,且其H-Q曲线更加平坦,但不同分流叶片设计方案的扬程绝对值差异不大.2)分流叶片有利于降低叶轮进口压力且提高蜗壳出口压力,从而提高了泵的扬程;有利于减小叶轮进、出口处的压力脉动;有利于改善叶轮出口的“射流-尾流”结构.3)各测点处不同工况下方案C的压力脉动波形与设计工况下保持一致,且大流量时的压力脉动最大.4)不同分流叶片设计对扬程的影响趋势接近,但对非定常流动特性的影响不同.其中,方案C的扬程最高,压力脉动最小,说明分流叶片进口直径存在最优值(Dsin=106mm).带偏置分流叶片设计的方案C的扬程略高于带不偏置分流叶片设计的方案D,二者的脉动规律类似.。

分流叶片对超临界二氧化碳离心压缩机内部流动特性的影响

分流叶片对超临界二氧化碳离心压缩机内部流动特性的影响秦政;宋怀乐;宋忠尚【摘要】对带有分流叶片的超临界二氧化碳离心压缩机进行数值模拟,对比分析了分流叶片的长度系数L-及周向分布系数φ对压缩机内部流动特性的影响.研究表明:当长度系数L-≥0.5时,分流叶片能够有效地抑制主叶片表面的流动分离,但当长度系数增大到0.7时分流叶片使得压缩机进口叶栅稠度增大,同时其前缘的两相流占据整个分流叶片吸力面流道,堵塞流量较原型机下降2.35％;分流叶片向主叶片吸力面偏移能够减弱低速流体团对流道的阻塞作用,改善分流叶片与主叶片吸力面之间的流动特性,拓宽压缩机稳定工作范围,周向系数φ=0.6时叶轮运行特性优于原型机.【期刊名称】《压缩机技术》【年(卷),期】2018(000)002【总页数】6页(P41-46)【关键词】超临界二氧化碳;分流叶片;两相流;周向分布系数;长度系数【作者】秦政;宋怀乐;宋忠尚【作者单位】上海船用柴油机研究所,上海 201203;上海齐耀动力技术有限公司,上海 201203;上海船用柴油机研究所,上海 201203;上海齐耀动力技术有限公司,上海201203;上海船用柴油机研究所,上海 201203;上海齐耀动力技术有限公司,上海201203【正文语种】中文【中图分类】TH4551 引言随着能源问题的日益突出，先进动力循环系统一直是各国的研究重点，其中以超临界二氧化碳为循环工质的闭式布雷顿循环动力系统获得越来越多的关注。

利用超临界二氧化碳在临界点附近低压缩性的特点，可以有效的减小压缩功耗从而提高循环效率[1]。

但在临界点附近二氧化碳的物性随温度、压力的变化非常敏感，使得工质很容易进入两相区甚至产生冷凝，在影响压缩机稳定运行工况的同时降低做功效率。

美国Becthel公司、Knolls原子能实验室和Bettis原子能实验室[2]在系统中采用活塞压缩机将二氧化碳加压到微超临界后，再进入离心式压缩机进行压缩，以避免工质出现冷凝。

分流叶片包角对低比转速离心泵固液两相非定常特性的影响

分流叶片包角对低比转速离心泵固液两相非定常特性的影响杨绍坵;宋文武;张秋;陈伟明;谢沁颖
【期刊名称】《中国农村水利水电》
【年(卷),期】2023()2
【摘要】为了研究分流叶片包角对低比转速离心泵固液两相流动的影响。

采用mixture多相流模型及ANSYS CFX软件对5组不同分流叶片包角的低比转速离心泵模型进行固液两相流动的数值模拟。

探讨不同分流叶片包角的低比速速离心泵效率、扬程、静压分布、固相体积分数、径向力等的影响因素。

结果表明:在清水条件下分流叶片包角φ=70°时,效率到达最高,在固液两相条件下效率均随分流叶片包角增大而降低;固体颗粒主要分布在叶片背面后侧,随分流叶片包角的增大,分流叶片上的固体颗粒逐渐向叶轮进口处扩散,主叶片上固体颗粒分布基本不变;分流叶片包角过大或者过小都不利于减小离心泵的压力脉动和径向力,存在最优分流叶片包角φ=70°。

【总页数】6页(P165-170)
【作者】杨绍坵;宋文武;张秋;陈伟明;谢沁颖
【作者单位】西华大学流体及动力机械教育部重点实验室;西华大学能源与动力工程学院
【正文语种】中文
【中图分类】TH311
【相关文献】
1.多工况下分流叶片离心泵非定常空化特性分析
2.基于DPM模型的离心泵非定常固液两相流及磨损计算
3.吸水室隔板对低比转速离心泵非定常特性影响
4.叶片数对高比转速离心泵固液两相非定常流的影响
5.分流叶片对低比转速离心泵固液两相性能的影响
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带分流叶片离心叶轮机械研究进展

带分流叶片离心叶轮机械研究进展*张金凤袁野叶丽婷张伟捷(江苏大学流体机械工程技术研究中心镇江 212013)摘要：针对分流叶片在三种离心工作机（压缩机、风机和泵）的应用及研究现状，从设计理论和内部流动两方面详细综述了离心叶轮机械中分流叶片的研究成果。

通过总结带分流叶片离心叶轮机械内部流动方面的研究结论，对分流叶片的添置对内部流动特性和性能的影响机理有了深刻的认识，总结了分流叶片主要参数的取值原则，为分流叶片在离心叶轮机械中的应用提供了参考。

最后在内部流动理论和特性以及设计方法方面给出了研究的展望。

关键字：分流叶片离心叶轮机械研究现状中图分类号：TH311Research State of the Centrifugal Machineries with Impeller AddingSplitter BladesZHANG Jinfeng YUAN Ye Ye Liting ZHANG Weijie(Research Center of Fluid Machinery Engineering and Technology Jiangsu UniversityZhenjiang 212013)Abstract：According to the application of the design method with splitter blades in centrifugal machineries (such as compressor, fan and pump), the research studies states about the design methods and inner flow characteristic are summarized. The influence rules about adding splitter blades with different design parameters in the flow characteristic and centrifugal machineries performance are given in details, and the design methods to the splitter blades are summarized, and the research forecast in these two aspects are also presented.Key words: Splitter blades Centrifugal machineries Research state0 前言离心叶轮机械广泛应用于各行各业，它消耗着大量能源，因此提高离心叶轮机械的效率、扩大其工作范围、提高运行稳定性等对国民经济发展和节约能源将产生重要的影响。

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耿少娟等通过非定常数值分析，讨论了不同叶片形式对水泵扬程、进出口压力波动的影响规律。张金风
及运行稳定性ｌ８Ｊ。此外，径向力的作用会使轴封问隙变得不均匀，而轴封间隙过大是导致某些泵泄露的主
片设计方案。
ห้องสมุดไป่ตู้
关键词：离心泵；分流叶片；径向力中图分类号：ＴＨ３１１文献标识码：Ａ文章编号：１００３－１８８Ｘ（２０１３）１０－０１８１ — ０５
０引言
为解决低比转速离心泵效率低、流量扬程曲线易
径向力使泵轴受交变应力，产生定向的挠度，造
成泵轴的振动，其大小直接影响泵的结构振动特性以
叶片对性能的影响规律。袁寿其与陈松山等通过正交试验揭示了分流叶片对泵性能的影响，为分流叶片的设计提供依据。袁寿其等对带分流叶片离心泵内流场进行了数值模拟和ＰＩＶ测试，揭示了分流叶片对离心泵内流场中 “ 射流一尾流” 结构的改善作用。
要原因。因此，展开对离心泵径向力的研究是十分必
要的。
本文采用ＡＮＳＹＳ — ＣＦＸ软件，对具有不同分流叶片设计的离心泵进行了三维全流场非定常数值模拟。分析了有／无分流叶片、分流叶片进口直径以及分流叶片周向偏置度对离心泵径向力特性的影响，为深入
１数值计算模型及方法
１．１计算模型
模型泵为ＩＳ５０ — ３２ — １６０，其性能参数为：
流量Ｑ／ｍ。・ｈ～：１２．５
生径向力。由于螺旋形压水室是按设计流量设计的，
收稿日期：２０１２ — １０ — ２３基金项目：国家自然科学基金项目（５１００９０７２）；江苏省自然科学基金项目（ＢＫ２０１０３４７）；江苏大学人才科研启动资金项目
出现驼峰及易过载等问题，常采用分流叶片偏置设计法。目前，针对分流叶片偏置设计法的研究主要集中在参数优化设计、内流场数值模拟和ＰＩＶＯＨ，０试等方
面。Ｍｕｓｔａｆａ等 …通过性能实验研究了深井泵中分流
２０１３年１０月
农机化研究
第１０期
分流叶片对离心泵径向力特性的影响
张金风，叶丽婷，袁寿其，袁野
（江苏大学流体机械工程技术研究中心，江苏镇江摘２１２０１３）
要：为了分析有／无分流叶片、分流叶片进口直径以及分流叶片周向偏置度对离心泵径向力特性的影响，设
等６通过多因素正交设计方案的数值预报和实验研
究，初步揭示了分流叶片的添置对改善“ 射流一尾流 ” 结构以及提高离心泵性能的机理。由此可以看出，目
前有关分流叶片的添置对离心泵内部非定常流动及
研究分流叶片对离心泵内流动诱导振动及运行稳定
性的影响规律提供了理论基础。
其诱导产生结构振动特性的影响规律及其研究还不
够深入。具有螺旋形压水室的泵，在运行时会在叶轮上产
计了５个具有不同分流叶片的叶轮，并采用ＡＮＳＹＳ — ＣＦＸ软件对各方案进行三维全流场非定常数值模拟。通过非定常数值模拟获得了作用在不同方案叶轮上的径向力特性，并对其进行比较分析。结果表明：分流叶片有利
此刻液体在叶轮周围压水室中的速度和压力是均匀的、轴对称的，理论上无径向力作用；但是，当泵在非
设计流量工况下运行时，叶轮和蜗壳相互协调的条件遭到破坏，使得叶轮周围流体的流动速度和压力分布变得不均匀，因而产生了径向力－，。
于减小作用在叶轮上的径向力，并有效改善径向力的脉动情况；小流量及设计工况下，作用在叶轮上的径向力及
其脉动幅值随着分流叶片进Ｉ３直径的增大而增大；大流量工况下，当分流叶片进１３直径为１０６ｍｍ时，作用在叶轮上的径向力脉动幅值最小；非设计工况下，带偏置分流叶片设计方案的径向力脉动幅值小于带不偏置分流叶