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最佳工况下空间导叶进口几何参数的优化设计

2021-10-25刘在伦王三臻张静敏王金旋

排灌机械工程学报 2021年10期

刘在伦,王三臻,张静敏,王金旋

(1. 兰州理工大学能源与动力工程学院,甘肃 兰州 730050; 2. 甘肃省流体机械及系统重点实验室,甘肃 兰州 730050)

井用潜水泵作为一种通用机械,被广泛应用于地下水的提取、地热资源的开发、石油开采等多个领域[1-3].井用潜水泵的外径受到井径的限制,扬程的提高可以通过叶轮级数的增加来实现,但叶轮级数的增加会使泵轴长度大幅度增加,对机械密封和安装使用的要求提高,泵的可靠性降低,同时也会使得制造成本倍增.因此,井用潜水泵的设计过程中必须考虑的核心问题是如何减小水力损失,从而提高泵的单级扬程[4-5].

空间导叶作为能量转换装置,它不仅决定了潜水泵的结构形式,同时还对潜水泵的性能有着较大的影响.有研究指出:空间导叶的水力损失约占潜水泵水力损失的40% ~50%[6].因此,对空间导叶的优化设计是提高井用潜水泵性能的有效途径之一.国内外研究者对空间导叶的设计已做了大量的工作.程效锐等[7]研究了导叶包角对井用潜水泵性能的影响,结果表明:增大导叶包角可以增强叶片对流道内液体的约束,提高导叶的能量转化能力.魏清顺等[8]研究了导叶进口安放角对井用潜水泵性能的影响,得到潜水泵高效运行区间的进口安放角阈值为27°~30°.周岭等[9]研究了不同导叶叶片数对井用潜水泵性能的影响.王洪亮等[10]采用数值模拟与试验研究相结合的方法,在叶轮和导叶叶片数的组合下,对井……

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