双吸泵空化性能改进

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摘要:双吸泵空化性能改进空化现象一直以来是离心泵面临的一个难题，空化会使泵的性能下降、腐蚀破坏过流部件、产生振动和噪声等，严重时泵将不能运行[1]。因此有必要对离心泵汽蚀时的汽-液两相流进行深入研究。基于经验的传统叶轮设计需要繁琐的模型试验，大大增加了设计成本和设计周期，制约了离心泵高空化性能优化设计的进一步发展。随着计算流体动力学(CFD)技术在水力机械内部流场计算中应用日益广泛，CFD成为优化设计的重要工具。长期以来，国内外学者采用数值模拟的方法对水泵内部空化流动进行了很多研究，并成功预测了空化临界点]和离心泵叶轮内发生的多区域空化流动现象等。如Medvitz等捕捉到了离心泵在偏流量工况的能量和扬程下降特性，CoutierDelgosha等[13]采用正压状态方程对3台离心泵进行定常空化流动计算，成功获取了泵的扬程下降曲线及空泡结构。不难看出，上述离心泵的空化研究较多集中于对外特性的预测，目前对叶轮空化性能优化改进的相关工作虽然也做了不少，但仍有待于深入研究。本文应用汽液两相流混合模型基本方程，对一台比转速为100的双吸泵叶轮内部空化性能进行数值计算和分析，并通过修改叶轮入口直径、前盖板圆弧半径及叶片进口边形状来提升叶轮空化性能，旨在给出离心泵空化流计算中叶轮改进的合理建议。基本参数及网格划分本文计算模型为一台双吸泵，流量QO=7000m3/h，扬程H=55m，叶片数Z=6，转速n=740rpm。计算域由吸水室、叶轮及压水室组成。划分网格时采用非结构化四面体网格，并在叶片头部及尾部，压水室隔舌处进行加密，计算域见图1。进行网格无关性检查时，当扬程的相对误差

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