離心泵葉片型線對泵性能影響的研究.pdf

1、離心泵廣泛應(yīng)用于工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和居民生活的各個領(lǐng)域。據(jù)統(tǒng)計,每年消耗在泵類產(chǎn)品上的電能約占全國總發(fā)電量的20％左右。同時,目前我國生產(chǎn)的泵的效率與國外工業(yè)發(fā)達國家相比仍有一定的差距。因此,研究提高離心泵的效率,降低能耗,對國民經(jīng)濟的發(fā)展和實現(xiàn)節(jié)能減排都具有十分重大而深遠的意義。
　　 葉輪是離心泵的核心部件,葉片形狀是決定泵性能的關(guān)鍵因素之一。因此離心泵葉輪葉片型線設(shè)計直接影響水泵的性能。目前的工程實際中在流面上繪制葉片型線時,仍以

2、保角變換法進行葉片繪型。這些方法具有精度低,對設(shè)計人員個人經(jīng)驗依賴較大,而且有難以保證葉片安放角按要求規(guī)律變化等不足。其一,葉片出口邊是否選在一個軸面上有一定的隨意性,即葉片出口邊傾角γ的取值是隨意的;其二,葉片包角的確定有很大的隨意性;其三,方格網(wǎng)上的葉片展開流線的安放角的變化規(guī)律有一定的隨意性。因而有必要對葉片的型線進行研究,找尋更為精確的確定葉片型線的方法。本文分別以葉片出口邊傾角γ、葉片包角為對象,研究葉片型線對泵性能的影響。本

3、文的工作主要有以下幾個方面:
　　 1、推導出了確定葉片包角取值范圍的公式。在此基礎(chǔ)上,提出了利用Bezier曲線繪制及其調(diào)控葉片展開流線的方法。這樣不僅保證葉輪葉片展開流線單調(diào)光滑而且葉片安放角可以按要求規(guī)律變化,還可以使葉片展開流線的設(shè)計和修改方便,提高了繪制效率。
　　 2、通過對所設(shè)計的泵進行數(shù)值模擬,分析內(nèi)部流場可得:葉輪內(nèi)工作面相對速度較小,背面相對速度較大;從工作面到背面,相對速度的大小變化較快;葉輪內(nèi)沒有

4、出現(xiàn)邊界層分離;各工況下葉輪內(nèi)的靜壓從葉輪進口到出口均逐漸增加;隨著流量的增大,葉輪出口的靜壓減小。
　　 3、在葉輪基本外尺寸確定的情況下,保持葉片包角和葉片安放角的變化規(guī)律不變,通過改變?nèi)~片出口邊傾角進行葉片型線的研究。對于比轉(zhuǎn)速為98的泵ZA150-315確定了三個葉片出口邊傾角分別為:62°、76°、90°;對于比轉(zhuǎn)速為188的泵ZA150-200確定了三個葉片出口邊傾角分別為:69°、79°、90°;對于比轉(zhuǎn)速為78的

5、泵TTMC-125也確定了三個葉片出口邊傾角分別為:64°、77°、90°。利用本文提出的繪制及調(diào)控葉片展開流線的方法進行葉輪水力設(shè)計,并得到實體模型。利用FLUENT6.3.26軟件對上述設(shè)計的葉輪進行流場模擬計算,得到了泵的性能曲線。經(jīng)對比分析:ZA150-315的葉片出口邊傾角為76°的葉輪性能優(yōu)于62°、90°的葉輪;ZA150-200葉片出口邊傾角為69°的葉輪能量性能好于79°、90°的葉輪;TTMC-125葉片出口邊傾角為

6、64°的葉輪能量性能好于77°、90°的葉輪。由離心泵的特性曲線可知,每個葉輪都有一個合適的葉片出口傾角。
　　 4、在葉輪基本外尺寸確定的情況下,保持葉片出口邊傾角、葉片安放角的變化規(guī)律等因素不變,對葉片包角進行研究。本文以泵ZA150-315為例,在軸面投影圖不變的情況下,選擇最優(yōu)的葉片出口邊傾角76°進行設(shè)計。根據(jù)本文提出的確定包角取值方法,確定葉片包角分別為:180°、195°、210°,并分別進行葉輪設(shè)計得到葉輪的實體