旋轉(zhuǎn)噴射泵的啟動(dòng)特性及內(nèi)部流場研究.pdf

1、旋噴泵是一種新型特低比轉(zhuǎn)速泵，具有小流量、高揚(yáng)程、Q—H曲線平坦、結(jié)構(gòu)簡單等特點(diǎn)，它比一般的同比轉(zhuǎn)速的離心泵效率要高10-20％左右，廣泛應(yīng)用于石油化工、冶金、造紙、消防等行業(yè)。由于國內(nèi)對于旋噴泵的研究起步較晚，研究不夠深入全面，尤其是對于主要過流部件—集流管和轉(zhuǎn)子腔的研究很少，致使該類型泵的效率還較低，應(yīng)用較少。另外，在已投入使用的旋噴泵中，啟動(dòng)力矩特別大也是應(yīng)用中存在的一個(gè)重要問題，因此研究旋噴泵內(nèi)的流動(dòng)規(guī)律以及啟動(dòng)特性有著重大的理

2、論價(jià)值和良好的應(yīng)用前景。 本文利用FLUENT6．1軟件，采用標(biāo)準(zhǔn)k—ε方程紊流模型和SIMPLEC算法，對課題組以前設(shè)計(jì)的XP300-6型旋噴泵進(jìn)行了內(nèi)部流場的數(shù)值模擬，對轉(zhuǎn)子腔內(nèi)液體流動(dòng)規(guī)律進(jìn)行了重點(diǎn)研究分析，針對旋噴泵在啟動(dòng)過程中會(huì)產(chǎn)生很大的力矩的實(shí)際問題，對旋轉(zhuǎn)噴射泵的啟動(dòng)特性進(jìn)行了研究，推導(dǎo)出了針對旋噴泵啟動(dòng)過程的力矩方程。通過研究得到的主要結(jié)論如下： （1）通過對旋噴泵轉(zhuǎn)子腔內(nèi)液體流動(dòng)規(guī)律的數(shù)值研究，并對不同

3、軸向長度、不同截面進(jìn)行分析計(jì)算后發(fā)現(xiàn)：轉(zhuǎn)子腔內(nèi)的流體速度隨著半徑的增加而增大，腔體內(nèi)液體隨著腔體做剛性運(yùn)動(dòng)，即每一點(diǎn)的角速度值都是相等的，并且腔內(nèi)液體的旋轉(zhuǎn)角速度ωL與腔體的旋轉(zhuǎn)角速度值ω之間的定量關(guān)系是ωL≈0．78ω。并且在轉(zhuǎn)子腔軸向長度為90mm～120mm的范圍內(nèi)上述結(jié)論都是成立的。 （2）集流管進(jìn)口直徑對旋噴泵的性能影響較大，通過研究發(fā)現(xiàn)：集流管進(jìn)口名義尺寸可按d計(jì)算=√4Qt/ωιγπ計(jì)算，另外需要考慮集流管進(jìn)口處的

4、縮孔效應(yīng)。對集流管進(jìn)口處因縮孔效應(yīng)進(jìn)行研究，得到了縮孔厚度δ與管道直徑d之間的數(shù)值關(guān)系：δ=0．2d。進(jìn)而得到了集流管進(jìn)口實(shí)際尺寸與計(jì)算尺寸之間的關(guān)系：d實(shí)際=1．2d計(jì)算，計(jì)算結(jié)果取整。該結(jié)論對設(shè)計(jì)集流管具有指導(dǎo)意義。 （3）分析了影響旋噴泵啟動(dòng)力矩大小的因素：葉輪、轉(zhuǎn)子腔、腔內(nèi)液體及集流管，通過推導(dǎo)得到了旋噴泵的啟動(dòng)力矩公式。通過推導(dǎo)出的旋噴泵啟動(dòng)力矩公式發(fā)現(xiàn)：旋噴泵的啟動(dòng)力矩與啟動(dòng)加速度有很大關(guān)系，啟動(dòng)加速度越大，啟動(dòng)力矩