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上海長(zhǎng)申泵業(yè)制造有限公司
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單葉片潛水排污泵壓力脈動(dòng)分析
2021-7-9 閱讀(992)
單葉片潛水排污泵內(nèi)部的水力激振，動(dòng)靜干涉，二次流以及汽蝕等因素影響著水泵的穩(wěn)定運(yùn)行，對(duì)于潛水泵內(nèi)部壓力脈動(dòng)的研究可以進(jìn)一步判斷引起振動(dòng)的原因，有利于提高泵運(yùn)行穩(wěn)定性。由于水泵是封閉結(jié)構(gòu)，并且內(nèi)部流動(dòng)尤為復(fù)雜，不同工況會(huì)表現(xiàn)出不一樣的脈動(dòng)幅值，對(duì)于內(nèi)流場(chǎng)的實(shí)驗(yàn)研究較為困難，常用的實(shí)驗(yàn)方法是PIV高速攝影技術(shù)，這需要制作有機(jī)玻璃材質(zhì)的試驗(yàn)?zāi)Ｐ?，試?yàn)周期較長(zhǎng)，成本偏高，因此采用數(shù)值模擬CFD技術(shù)對(duì)單葉片潛水排污泵內(nèi)部壓力脈動(dòng)特性進(jìn)行研究是有效方法之一。目前，單一的研究手段已不能滿(mǎn)足試驗(yàn)的高精度需求，將CFD模擬技術(shù)，流動(dòng)測(cè)試技術(shù)和壓力脈動(dòng)特征信號(hào)提取技術(shù)相結(jié)合，研究潛水泵內(nèi)非定常壓力脈動(dòng)特征。本文計(jì)算所采用的湍流模型為通用標(biāo)準(zhǔn)的 k-ε 湍流模型，分析不同位置的壓力脈動(dòng)規(guī)律。在蝸殼和葉輪出口邊設(shè)置多處壓力脈動(dòng)監(jiān)測(cè)點(diǎn)，分析水泵內(nèi)部壓力分布情況，尋找壓力脈動(dòng)分布規(guī)律。
通過(guò)研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)葉輪轉(zhuǎn)到隔舌時(shí)，葉輪出口的壓力產(chǎn)生了劇烈變化，有段時(shí)刻會(huì)出現(xiàn)了陡然下降然后緩慢降低直至波谷；壓力的突然變化說(shuō)明單葉片泵內(nèi)部流動(dòng)紊亂，由于只有一個(gè)葉片對(duì)介質(zhì)做工，輸送介質(zhì)的能力降低，效率也會(huì)隨之下降，單葉片葉輪中的漩渦和二次流擴(kuò)散使得葉輪內(nèi)部流動(dòng)變得不穩(wěn)定，所以出口處的壓力在不斷變化，三點(diǎn)變化一致表明出口水流流動(dòng)均勻。
由于葉輪和隔舌的動(dòng)靜干涉以及水流在隔舌處力撞擊，產(chǎn)生振動(dòng)和多余的能量損耗，導(dǎo)致壓力極不穩(wěn)定，一個(gè)周期內(nèi)，壓力變化明顯；當(dāng)葉輪葉片出口邊靠近隔舌時(shí)，壓力達(dá)到峰值，此時(shí)壓力監(jiān)測(cè)點(diǎn)的波動(dòng)也隨之增大，這是因?yàn)榇丝倘~片出口處的壓力最大，形成的撞擊也比較劇烈，泵的振動(dòng)幅度增大；隨著葉輪的轉(zhuǎn)動(dòng)，隔舌處的壓力波動(dòng)逐漸降低；壓力波動(dòng)紊亂說(shuō)明單葉片離心泵在運(yùn)行過(guò)程中內(nèi)部流動(dòng)不均勻，能量損失大，這也是單葉片離心泵效率低的原因之一。
