离心泵间隙对压力脉动及径向力的影响

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运 行 的过程 中 ， 内部 的流 动 为复 杂 的三 维 非 定 常 其 流动 ， 经常 伴有 流 动 分 离 、 蚀 、 动 等 影 响 机 组性 汽 振 能 的现 象 ． 上 述 现 象 中 ， 动 对 机 组 性 能 的影 响 在 振 最 大 ， 叶轮 和隔 舌 之 间 的动 静 干 涉 是 造 成 离 心 泵 而 内部流 动诱 导振 动 噪 声 的 主 要原 因 ， 泵 噪声 研究 是
离 心 泵 问隙 对 压 力脉 动 及径 向力 的影 响
施卫 东 ，张 磊 ’ ，陈斌 ，蒋婷 ，张华
《 江苏大譬流傍 机撇 工程技术研究中 １ 江苏 镇ｉｌ １０３； ｌ２ ２ １ ２ 满泵藏深锎泵集嘲股份有限公司 ， 江苏 南京 ２ Ｚ Ｏ 》 １Ｓ ０
摘 要 ： 对 采用超 厚 叶片 的 离心 式无过 载 潜水排 污 泵非定 常流 动所 引起 的蜗 壳 流道 内的压 力脉 针 动及 壁 面受到 的 径 向 力的 问题 ， 于标 准 ｋ一８湍 流模 型和 ＳＭＰ Ｅ算 法 ， 究 了 间隙对 压 力脉 基 Ｉ Ｌ 研 动及 径 向 力的影 响． 计 了基 圆直径 Ｄ 分 别 为 ３ ０ ４ ５ ４ ０ｍｍ 的 ３种 计算模 型 ， 设 ９ ，３ ，６ 通过 对 ３种模
２ ０ｌ １ １
离 心 泵作 为一 种 通 用 的流 体 机 械 ， 泛 应 用 于 广
工业 、 业 等领 域 及 市 政工 程 、 船 行业 ． 心 泵 在 农 舰 离
理 压力 与 速度 的耦 合关 系 ， 口采 用 速 度 进 口边 界 进 条件 ， 口采 用 自由 出 流 条 件 ， 面采 用 无 滑 移 固 出 壁 壁 边界 ， 计算 收敛 精度 为 １ ～． ０
率 ； 相 同流 量 下 ， 在 间隙越 小 ， 力脉 动越 剧 烈 ， 压 主频 处的脉 动 幅值 越 大 ； 一计 算模 型 ， 着 流 同 随 量的增大， 在一个旋转周期 内蜗壳壁面所受到径向力的平均值先减小后增 大； 与原始方案相比， 在相 同流量 下 ， 隙增 大或 减 小 ， 向力 的平均Leabharlann Baidu 均会 增 大． 间 径
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收 稿 日期 ： ０ １— ５—１ ２１ ０ ４
基金项 目：江苏省产学研前 瞻性联合研究项 目（ Ｙ ０ ０ ３ ） 江苏高等学校优秀科技创新团队计划资助项 目； Ｂ ２ １１ １ ； 江苏高校优势 学科建设工
程项 目
作 者 简 介 ： 卫 东 （ ９４ ） 男 ， 苏 南 通 人 ， 究 员 ， 士 生 导 师 （ ｄｈ＠ ｕｓｅ ｕ ｃ ） 主 要 从 事 流 体 机 械 及 工 程研 究 ． 施 １６ 一 ， 江 研 博 ｗ ｓｉ ｊ．ｄ ．ｎ ， 张 磊 （９ ７ ）， ， １ ８一 男 山东 枣 庄 人 ， 士 研 究 生 （ａ５ ６ ＠ １ ６ ｃｎ） 主要 从 事 流 体 机 械 及 工 程 研 究 ． 硕 １ ２ ０ ２ ．ｏＩ ， ｙ
关键 词 ：离心 泵 ； 间隙 ； 厚叶 片 ； 静 干 涉 ； 向力 ； 力脉 动 超 动 径 压 中图分 类号 ： ２ ７ ９ Ｔ ３ １ 文献标 志码 ： ￥７ ． ； Ｈ １ Ａ 文章 编号 ：１７ ８ ３ （ ０ ２ ０ ０ ６ ０ ６ ４— ５ ０ ２ １ ） ３— ２ ０— ５
Ｉ ｆｕ ｎ ｅ ｏ ａ ｎ ｐ ｅ ｓ ｒ ｕ ｓ ｔｏ ｎ ａ ｉ ｌｆ ｒ ｅ ｏ ｅ ｔｉｕ ａ ｕ ｎ ｅ ｃ ｆ ｇ ｐ ｏ ｒ ｓ ｕ ｅ ｐ ｌａ ｉ ｎ ａ ｄ ｒ ｄ ａ ｏ ｃ ｆ ｃ ｎ ｒｆ ｇ ｐ ｍｐ ｌ ｌ ｓ
的热 点 ．
目前 ， 于离心 泵 内部流 场压力脉 动的研 究 主要 对
通过试 验和数值 模拟进行 研究 ， 仍没 有一 套完 整 至今
的理论 准确预 测 流道 内的 压力 脉 动． ｕ等 对 两 级 Ｌ 深井离 心泵 内部 的非 定 常流 动进 行 了多 工况 数 值模 拟 ， 比了流道 内不 同位 置 的压力 脉 动． ａａ ｉ ａ 对 Ｔ ｋ ｈｒ Ｎ — ｏ ｋｇｗ 等 对 离 心泵 内压 力 波 动 进 行 了研 究 ， 为 ａａ ａ 认 离心泵 内压力 波动 的 主频 率等 于 叶轮 转 动频 率 或 叶 片通 过频率 ． 袁建平 等 基于 大涡模拟研究 了离 心泵 内部流道 的压 力脉 动特 性 ， 出 由于 动静 干 涉作 用 ， 指 流道 内的压力脉 动明显 ， 中 以隔舌 处 的压 力 脉动最 其 为剧 烈 ． 国辉等 研究 了双 吸离心泵 隔舌 区 的压力 丛 脉动特性 ， 出在设 计 工况 和大 流 量 工况 下 ， 片通 指 叶 过 频率在 脉动频域 中占主导 地位． 在 以往 的研究 方 法 中 ， 主要 是 通 过 改 变 叶轮 外 径 、 舌安 放角 和 隔舌 形 状 而改 变 叶轮 和 蜗 壳 之 间 隔 的间 隙 Ｊ 文 中针 对 一 超厚 叶 片离 心 式 无 过 载潜 ． 水 排 污泵 ， 过 改 变 蜗 壳 的基 圆直 径 Ｄ 通 达 到 改 变 叶轮 与蜗壳 间隙 的效 果 ， 而研 究 间 隙 的 变 化 对压 进 力 脉 动及径 向力变 化 的影 响 ． 过 三 维 非 定 常 数值 通 模 拟研 究 离 心 泵 隔 舌 处 的 压 力 脉 动 以 及 作 用 在 蜗 壳 壁 面上 的径 向力 ．
Ｓ ｉＷｅｄ ｎ ｈ ｉｏ ｇ ，Ｚ ａ ｇ Ｌ ｉ ，Ｃ ｅ ｎ ，Ｊａ ｇ Ｔｎ ｈ ｎ ａ ｈ ｎ ｅ ｈ ｎ Ｂｉ ｉｎ ｉｇ ，Ｚ ａ ｇ Ｈｕ
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型进 行 非定 常计 算 ， 得到 由于 间隙的 变化导 致 的隔 舌 处压 力脉 动 的特 性及 蜗 壳壁 面所 受径 向力 的 变化规 律． 算 结果表 明 ： 计 由于叶 片和 隔舌的动 静 干 涉作 用 ， 壳流 道 内各 监 测 点 的压 力脉 动 蜗 及壁 面 所 受径 向 力的 变化具 有 明显 的周期 性 ； 壳 内各 监 测点 压 力脉 动 的 主频 均 为 叶 片通 过频 蜗
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