李凤琴，李 昳，李晓俊，夏 密

(浙江理工大学浙江省流体传输技术重点实验室，浙江杭州310018)

0 引言

低比转速离心泵流量小、扬程高，广泛应用于石油化工、核能核电、农业灌溉、航空航天等领域。小流量工作不稳定性是低比转速离心泵存在的关键技术难题，它严重影响了泵系统的可靠性和工作寿命［1］。由于低比转速离心泵的叶轮流道长而窄，小流量工况下很容易在叶轮进口产生回流，叶轮流道中产生流动分离等现象。回流的产生会消耗能量致使水力损失增加，降低了低比转速离心泵的效率。漩涡形成和破裂的过程中会产生振动和噪声，降低了运行的可靠性。目前国内外学者主要通过试验方法［2-5］和数值计算方法［6-9］对离心泵内部流场进行了分析并取得了一些研究成果。

为了对小流量工况下低比转速离心泵内部出现的不稳定流动结构进行分析，本研究针对4 种流量工况0.1Qd，0.3Qd，0.6Qd，0.7Qd，对离心泵内部流场进行定常数值研究。获得不同工况下流场的压力、速度分布并分析其内部流动特性，为扩大低比转速离心泵稳定运行的安全区间提供理论参考。

1 几何模型与网格生成

1.1 几何模型

数值模拟选用的离心泵设计参数为:设计流量Qd=12.5 m3/h，扬程H =20 m，转速n =2 900 r/min，比转速Ns=66，叶轮外径D =125 mm，进口直径Dj=44 mm，叶片数Z =5。本研究根据水力木模图采用Pro/E 软件对离心泵进行建模，计算模型如图1(a)所示。

图1 三维模型和网格信息

1.2 网格划分及网格无关性验证

离心泵采用ICEM 进行网格划分。流体域分为3个计算部分，分别为进口管道、叶轮流道和蜗壳流道。……