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离心泵吸水室内气液两相流动试验及数值模拟

2021-09-13卓长青邵春雷吉雨翔

河海大学学报(自然科学版) 2021年4期

卓长青,邵春雷,吉雨翔

(南京工业大学机械与动力工程学院,江苏 南京 211816)

离心泵是流体输送过程中较常见的机械,在实际应用中,离心泵输送的并非是单一液体,多混有气体、蒸汽等其他相[1-2]。离心泵吸水室的作用是将流体按一定的条件引入叶轮内,以保证叶轮进口流体的速度大小和方向符合要求。吸水室内部流体的流动状态将直接影响其在叶轮等过流部件内的流动,从而对离心泵的效率以及汽蚀性能产生较大的影响[3]。因此,研究气液混输状态下其在吸水室内的流动,对提高离心泵的设计水平、保证离心泵的高效稳定运行起到至关重要的作用。

国内外相关学者对离心泵内气液两相流动进行了大量研究。Verde等[4-5]利用高速摄像机对离心泵内部的流场进行了可视化试验,研究了进口气相体积分数与叶轮内流型之间的关系。Zhan等[6-7]通过数值研究发现,离心泵进口处的涡流会增加泵内流动的不稳定性,从而对泵的性能产生不良影响。李思[8]采用数值模拟方法,对平直型、渐扩型和渐缩型吸水室进行了对比分析,发现平直型吸水室的水力性能最佳。牟介刚等[9]基于喷射原理,设计了不同喷射管数和引流管径的引射吸水室,得到了最佳引射吸水室设计结构。王健等[10-11]研究了吸水室内置隔板对离心泵性能的影响。李书磊等[12-14]对水平管内气液两相流的流型及涡流进行了研究,为吸水室内流型的分析提供了参考。相关文献对离心泵输送气液两相介质时叶轮内的流动分析较多,但对吸水室缺乏系统深入的研究,尤其是吸水室内的气液两相流动规律有待进一步揭示。……

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