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    对轴流泵效率的数值模拟研究

    发布时间: 2019-11-26  点击次数: 22次
       对轴流泵效率的数值模拟研究
      随着计算机技术及计算流体力学等新学科的飞速发展,CFD对轴流泵进行内部流场计算成为可能,并已成为重要的设计手段。运用软件数值模拟流体机械的几何参数对其性能的影响,可以方便地研究其内部规律,找到提率的有效途径。
      通过运用流体软件轴流泵模型的内部流场进行了数值模拟,可全面地分析叶片数、转速、轮毂比、安装角等几何参数对其性能的影响。这可为提高轴流泵设计水平提供有益的参考。
      数值计算很重要的一个目的,就是预测轴流泵的外特性。轴流泵的流场计算结束后,可以分别获得泵进、出口的总能量。叶轮扬程就是叶轮进、出口断面的质量平均总压之差,根据泵进、出口的总能量的差值可以预测泵的扬程H。进口的总能量以进口处的总压Poin来表示;出口处的总能量以出口处的总压Poout来表示。预测的扬程按下式计算:
      H=Poout/ρg-Poin/ρg+Δz
      式中:
      ρ—水的密度,为常数;
      g—重力加速度,也是常数;
      Δz—叶轮出口与叶轮进口在垂直方向的距离。
      根据作用在叶片和轮毂上的压力和粘性摩擦力计算轴扭矩,由此可计算出轴功率,计算的叶轮效率为叶轮产生的有效功率与计算轴功率之比。
      通过数值模拟,可以得到轴流泵的大量特性数据。这些特性参数的数据提供了泵的性能的重要指标,这是设计结果分析的依据,也是进一步分析和改进设计的依据。通过计算了多个工况点,可根据数值计算结果整理的扬程和效率值得出的流量-扬程曲线和流量-水力效率曲线图。
      流量-扬程曲线中计算值均与实验值吻合良好;流量-效率曲线中计算值与实验值变化趋势一致,在设计点附近误差较小,达到了大。由于采用多参考系模型,假定叶轮中的流动为相对定常流动,叶轮外部定常,这样计算结果在叶轮与导叶之间存在一定的误差。由于叶轮旋转的速度较高,从一个长时间段来看,平均效果的误差应该不会很大。
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