偏置分流叶片离心泵内流动机理及仿真分析
2011-03-07李国威吕秀丽李文华
东北农业大学学报 2011年5期
李国威,王 岩,吕秀丽,李文华
(1.辽宁工程技术大学机械工程学院,辽宁 阜新 123000;2.辽宁电力勘测设计院,沈阳 110005)
离心泵广泛应用于农业灌溉、城市供水、锅炉给水、航天、石油化工、轻工、城市煤气输送等领域,其技术性能优劣直接影响到各个相关行业。分流叶片离心泵是一种为了解决效率低、扬程曲线易出现驼峰、易过载的优化形式的离心泵。分流叶片偏置是在两相邻长叶片中间设置短叶片,并向长叶片背面偏置。其目的是为了改善叶轮和泵体的速度与压力分布,以提高泵的性能。
对带分流叶片离心泵的研究,虽然国内外学者基于带分流叶片低比转速离心泵的设计方法、设计经验、势流分析、外特性试验以及内流场测试研究取得一些有价值的成果[1-11],但是对内流场影响的研究还很不充分。
本文首先对偏置分流叶片离心泵内流体的流动机理进行分析,然后运用FLUENT软件对IS 65-40-250型偏置分流叶片离心泵进行数值模拟计算,验证并探索偏置分流叶片离心泵内部的流动规律,为带分流叶片的内部流场的研究和优化设计提供了一定的理论依据。
1 偏置分流叶片离心泵流动机理分析
1.1 数学机理分析
根据泵扬程基本方程(假设进口无旋):


图1 叶轮出口速度三角形Fig.1 Velocity triangle of impeller outlet
将式(2)、(3)代入式(1)得到无穷多叶片泵扬程与叶轮外径和出口安放角之间的关系:

根据斯托道拉修正公式[12],得出有限叶片泵的扬程与叶轮外径、出口安放角和叶片数之间的关系:

式(5)说明,扬程与叶轮外径D22成正比,并随着出口叶片安放角β2g的增大而增加。……
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