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基于CFD的空间导叶出口边线性控制及内流分析

2021-12-28公续然曹璞钰王洋朱芮王业富

排灌机械工程学报 2021年12期

公续然,曹璞钰*,王洋,朱芮,王业富

(1. 江苏大学国家水泵及系统工程技术研究中心,江苏 镇江 212013; 2. 西安交通大学能源与动力工程学院,陕西 西安 710000)

多级潜水电泵在农田灌溉、山区供水及工矿企业排水等领域都具有广泛的应用,多变的工作环境对泵运行稳定性提出更高的要求.提升多级潜水电泵单级扬程可减少水泵级数,提高水泵运行的可靠性,同时降低制造成本[1].多级潜水电泵空间导叶将叶轮出口流体的高速动能转换为静压能,并将其输送至下一级叶轮入口或泵出水管道.相关研究表明导叶水力损失占水泵水力总损失的40%~50%[2],对水泵性能优劣有较大影响.因此,空间导叶的优化对提高多级潜水电泵单级扬程和整体工况性能是十分必要的.

GOTO等[3]在水泵空间导叶中捕捉到“轮毂-吸力面”角区的大尺度分离涡,并认为此流动分离涡是导致导叶水力损失的根源.SCILLITOE等[4]运用LES大涡模拟法再次证实了角区分离涡和导叶出流尾迹主导压缩机损失.GBADEBO等[5]数值分析了压气机叶栅内流场三维分离涡的性质,提出优化设计要着重限制角区三维流动分离的观点.

对于空间导叶角区流动分离涡的抑制方法,GOTO等[6-7]主要采用反问题设计方法,选取轮缘后载型和轮毂前载型叶片对角区分离涡进行抑制.赵秋霞[8]和张人会等[9]分析了导叶包角及叶片数变化对泵性能的影响,但空间导叶内流机理特性尚不明确.气动流体机械设计以叶栅型线设计[10-12]为切入……

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