李春蓄,沙 毅,胡雅文

(浙江科技学院 机械与能源工程学院,杭州 310023)

离心泵应用领域极为广泛,在生产制造中占据着重要位置[1]。叶轮是离心泵的核心构件,在针对叶轮的优化中叶片包角是一项重要的设计参数,它对水泵性能有着极大的影响[2]。葛书亭等[3-4]利用数值模拟方法对不同叶片内速度场进行大量分析,结果表明叶片存在一个最佳包角值。谢志宾等[5-6]针对离心泵包角对压力脉动展开研究,得到一个适合水泵平稳运行的叶片包角值。牟介刚等[7-8]对包角与水泵特性变化关系展开研究,同时加入了抗气蚀性能的设计因素,从而完善了包角的选择理论。但是,针对中转速比离心泵叶片包角选值研究相对较少,故本研究以一台转速比为129的中转速比离心泵为研究对象,在其他叶轮参数恒定的情况下,分别设计90°、100°、110°、120°、130° 共5种包角的叶轮。利用Fluent仿真软件对不同包角叶轮进行非定常数值模拟分析,得到不同包角叶轮的扬程、效率数值及内部流场分布云图。通过在流道及蜗壳内布置测点得到对应点压力的脉动特性,总结水泵内部流场及压力脉动变化规律。

1 计算模型的建立

研究对象为一台转速比ns为129的单级单吸式离心泵,额定流量qv为4.8 m3/h,设计扬程H为4.5 m,额定转速n为3 000 r/min。叶轮几何参数见表1。在保持叶轮其他设计参数不变的前提下,对叶片包角α分别设计为90°、100°、110°、120°、130°,根据叶轮其他参数进行三维建模。计算流体力学数值模拟需将水泵模型进行流体域划分,且为确保仿真精度与真实性,需在水泵进出口处各增加一段圆柱形流体域以延长进出口流动路径,使得流体在进出口处充分扩散进而将进出口对流体的影响降至最低[9]。……