混流泵汽蝕性能改進(jìn)及試驗研究

　　為滿(mǎn)足大功率高速混流泵汽蝕性能要求，在保證水力性能的基礎上，對該混流泵葉片進(jìn)行了抗汽蝕的改進(jìn)設計使用CFD數值方法分別對原設計模型和改進(jìn)模型進(jìn)行了水力性能和汽蝕性能的預測。

　　結合內流分析和外特性的計算結果，對改進(jìn)前后的高比轉數混流泵的汽蝕性能進(jìn)行了對比分析，最后結合試驗結果對汽蝕性能的改進(jìn)效果進(jìn)行評價(jià)，并探索和總結了改進(jìn)高比轉數混流泵葉片壓力分布的方法和思路。

　　大型水力機械的汽蝕性能優(yōu)化的研究一直以來(lái)都是流體機械領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。高比轉數混流泵以其通流能力強。啟動(dòng)功率低等優(yōu)勢多被應用于大型瞬態(tài)動(dòng)力設備中。對于大流量混流泵的設計以及水力性能優(yōu)化，國內外學(xué)者做了大量研究. 王樂(lè )勤等對開(kāi)敞式混流泵進(jìn)行了試驗研究，從瞬態(tài)啟動(dòng)特性的角度對開(kāi)敞式混流泵系統的性能進(jìn)行了分析和討論; 吳大轉等采用數值模擬和試驗相結合的方法，進(jìn)一步研究了離心泵的快速啟動(dòng)特性，A ltoineDazin 四對一臺離心泵做了相對細致的性能試驗，闡述了汽蝕狀態(tài)下離心泵的水力特性。而對于更高比轉數泵的研究多見(jiàn)于軸流式泵的水力性能以及裝置相關(guān)問(wèn)題研究等。

　　本文中，作者采用減小葉片入口安放角同時(shí)配合進(jìn)口邊前伸的方式改善葉片入口流動(dòng)結構，對高比轉數混流泵的葉片進(jìn)行了抗汽蝕改進(jìn)設計，并使用C F D 數值方法分別對原設計模型和改進(jìn)模型進(jìn)行了水力性能和汽蝕性能的預測。真空技術(shù)網(wǎng)(http://likelearn.cn/)結合內流分析和外特性的計算結果，對改進(jìn)前后的高比轉數混流泵的汽蝕性能進(jìn)行了對比分析，對汽蝕性能的改進(jìn)效果進(jìn)行評價(jià)，并探索和總結改進(jìn)高比轉數混流泵葉片壓力分布的方法和思路，該研究可為水力機械抗汽蝕葉片的設計提供參考和依據。

1、設計模型和計算方法

　　1.1、物理模型

　　圖1 為臥式高比轉數混流泵裝置結構圖，該混流泵采用導葉式混流泵結構，出水流道采用軸流式90彎管形式，主要過(guò)流部件包括葉輪!導葉! 泵殼體等。該混流泵運行參數及過(guò)流部件尺寸參數如表1 所示。

圖1 高比轉數臥式混流泵結構示意圖

結論

　　本文對改進(jìn)前后的高比轉數混流泵進(jìn)行了水力J性能和汽蝕性能的CFD數值分析，分別從外特性和空化區域等方面對兩套水力模型進(jìn)行了對比分析,得出以下結論：

　　l) 采用減小葉片入口安放角同時(shí)入口邊靠近輪毅一側向泵入口方向延伸的方法，增強流體的預旋,可以在一定程度上改善葉片入口流態(tài)，在不明顯降低水力效率的同時(shí)起到改善汽蝕性能的作用。

　　2) 通過(guò)改善入口流動(dòng)形態(tài)同時(shí)增加葉片包角的方式改進(jìn)后的高比轉數混流泵水力模型，相比原模型具有較好的汽蝕性能，必需汽蝕余量得到明顯降低。

　　3) 高比轉數混流泵的汽蝕特性決定，汽蝕余量的判斷要結合振動(dòng)和噪聲情況，一般的汽蝕不會(huì )使泵的性能明顯降低，而此時(shí)較大的振動(dòng)將會(huì )威脅機組的安全。