张霞;袁寿其;张金凤;黄茜;

• 1:江苏大学国家水泵及系统工程技术研究中心

摘要(Abstract)：

为研究叶片包角对螺旋形单蜗壳单级单吸离心泵叶轮径向力特性的影响,应用CFD软件对某模型泵内部流场进行了数值计算,在保证蜗壳和其他叶轮几何参数不变的前提下,设计了3种叶片包角分别为110°、120°、130°的叶轮,模拟得到不同工况下叶轮所受径向力分布特性,并用外特性试验验证了数值模拟的可靠性。结果表明:设计工况下,作用在叶轮上的径向力最小,0.4 Q下的径向力最大,且脉动幅值最大;叶片包角对叶轮所受径向力影响较大,以在额定工况下运行为例,叶片包角取130°时,径向力脉动最为紊乱,叶片包角取110°时,径向力脉动幅值较大;整体来看,叶片包角120°的方案性能最优。该研究可为低振动离心泵的水力优化设计、增强泵的运行稳定性提供参考。

关键词(KeyWords)： 离心泵;叶片包角;径向力;数值计算

Abstract:

Keywords:

基金项目(Foundation): 国家自然科学基金资助项目(51009072);; 江苏高校优势学科建设工程项目(PAPD)

作者(Author): 张霞;袁寿其;张金凤;黄茜;

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DOI:

参考文献(References)：

• [1]关醒凡.现代泵理论与设计[M].北京:中国宇航出版社,2011.
• [2]潘中永,陈士星,张大庆,等.叶轮口环间隙对离心泵性能影响的模拟和试验[J].流体机械,2013,41(11):10-14.
• [3]赵万勇.离心泵结构对大中型电动机窜轴的影响[J].排灌机械,2002,20(1):23-26.
• [4]Guo S,Okamoto H.An experimental study on the fluid forces induced by rotor-stator interaction in a centrifugal pump[J].International Journal of Rotating Machinery,2003,9(2):135-144.
• [5]Adkins D R,Brennen C E.Analyses of hydrodynamic radial forces on centrifugal pump impellers[J].Journal of Fluids Engineering,1988,110(1):20-28.
• [6]Barrio R,Fernández J,Blanco E,et al.Estimation of radial load in centrifugal pumps using computational fluid dynamics[J].European Journal of Mechanics B Fluids,2011,30(3):316-324.
• [7]高波,王震,杨丽,等.不同口环间隙离心泵性能及水力激励特性分析及试验[J].农业工程学报,2016,32(7):79-85.
• [8]Barrio R,Parrondo J,Blanco E.Numerical analysis of the unsteady flow in the near-tongue region in a volutetype centrifugal pump for different operating points[J].Computers&Fluids,2010,39(5):859-870.
• [9]施卫东,徐焰栋,李伟,等.蜗壳隔舌安放角对离心泵内部非定常流场的影响[J].农业机械学报,2013,44(S1):125-130.
• [10]江伟,李国君,张新盛,等.离心泵蜗壳进口边对叶轮径向力影响的数值模拟[J].水利学报,2014,45(2):248-252.
• [11]张金凤,叶丽婷,袁寿其,等.分流叶片对离心泵径向力特性的影响[J].农机化研究,2013,35(10):181-185.
• [12]袁寿其,周建佳,袁建平,等.分流叶片对螺旋离心泵径向力的影响[J].农业机械学报,2012,43(9):37-42.
• [13]Gonzalez J,Parrondo J,Santolaria C,et al.Steady and unsteady radial forces for a centrifugal pump with impeller to tongue gap variation[J].Journal of Fluids Engineering,2006,128(3):454-462.
• [14]杨华,刘超,汤方平,等.不同叶片包角的离心泵试验与数值模拟[J].机械工程学报,2007,43(10):166-169.
• [15]王勇,刘厚林,袁寿其,等.不同叶片包角离心泵空化振动和噪声特性[J].排灌机械工程学报,2013,31(5):390-393.
• [16]曹卫东,李跃,张晓娣.低比转速污水泵叶片包角对水力性能的影响[J].排灌机械工程学报,2009,27(6):362-366.
• [17]Worster R C.The flow in volutes and its effect on centrifugal pump performance[J].Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers,1963,177(1):843-875.
• [18]周林玉.偏离工况下离心泵的压力脉动和振动分析[J].流体机械,2015,43(2):52-55.
• [19]黄思,张雪娇,宿向辉.基于离心泵全流场的流固耦合分析[J].流体机械,2015,43(11):38-42.
• [20]王定标,谷帆江,向,等.螺旋内肋扭曲管换热与流阻性能研究[J].压力容器,2016,33(2):25-29.
• [21]左章华.一种螺旋输送机的改进设计[J].包装与食品机械,2014,32(3):63-66.
• [22]刘宏洋,何家波,顾新建,等.混凝土泵车的产品模块建模方法研究[J].机电工程,2014,31(8):967-973.
• [23]Zhang M,Tsukamoto H.Unsteady hydrodynamic forces due to rotor-stator interaction on a diffuser pump with identical number of vanes on the impeller and diffuser[J].Journal of Fluids Engineering,2005,127(4):743-751.