斜流式離心葉輪的軸向力研究.pdf

1、在多級泵的應(yīng)用過程中,軸向力平衡的好壞是影響泵可靠運轉(zhuǎn)的關(guān)鍵因素之一,因此,軸向力一直都是多級泵領(lǐng)域的重點研究對象。計算軸向力的方法多種多樣,不同的經(jīng)驗公式所算出來的軸向力大小相差很大,因此,找出一個對泵軸向力精確計算的方法是泵設(shè)計計算的難點和重點。關(guān)于徑流式離心泵的軸向水推力,其計算方法已眾所周知,對其的研究也十分廣泛。但是關(guān)于斜流式離心葉輪的軸向水推力,國內(nèi)外所進行的研究還很少。國外也有求取混流泵軸向水推力的一些計算公式,雖然是在大

2、量試驗的基礎(chǔ)上總結(jié)得到經(jīng)驗系數(shù),推導(dǎo)出的軸向力計算公式,但是這些經(jīng)驗系數(shù)是在特定結(jié)構(gòu)中試驗得出的,若結(jié)構(gòu)改變,就有可能不再適用,不具普遍性。本文將針對某新型深井離心泵試驗測量的結(jié)果,探究出較為準(zhǔn)確的斜流式離心泵葉輪軸向力預(yù)測方法。除此之外,本文通過改變?nèi)~輪的自身結(jié)構(gòu)來平衡部分軸向力,達到減小軸向力減輕磨損的目的,同時我們還要不犧牲泵的效率。本文的主要研究內(nèi)容有:
　　 1.介紹了軸向力產(chǎn)生的因為。常用的軸向力研究方法以及軸向力平

3、衡方法,總結(jié)了平衡裝置的研究現(xiàn)狀,分析了口環(huán)間隙對軸向力及泵性能的影響研究現(xiàn)狀。
　　 2.對采用斜流式離心葉輪的新型深井離心泵關(guān)鍵的數(shù)值模擬設(shè)置方法進行研究,分別在不同的湍流模型、不同的流場計算方法下進行了數(shù)值模擬,選擇出了適合斜流式離心葉輪數(shù)值模擬的設(shè)置方法。列舉了三種現(xiàn)有的斜流式離心葉輪軸向力計算公式,對一臺自主設(shè)計的新型深井離心泵進行軸向力的公式迭代計算、數(shù)值模擬和試驗測量。通過分析和比對找出較為準(zhǔn)確的斜流式離心葉輪軸向

4、力計算公式,試驗測量結(jié)果與數(shù)值計算結(jié)果的變化趨勢基本吻合,試驗結(jié)果驗證了額定工況點數(shù)值模擬的準(zhǔn)確性。
　　 3.為了探究軸向力與口環(huán)間隙之間的關(guān)系,以計算流體力學(xué)為基礎(chǔ),對某新型深井離心泵的模型泵在三種不同口環(huán)間隙下進行全流場的數(shù)值模擬,并對其額定工況下的結(jié)果做了進一步理論分析。結(jié)果表明,口環(huán)間隙的變化影響葉輪蓋板上的靜壓分布,從而導(dǎo)致軸向力的大小改變。同時,導(dǎo)致泵腔內(nèi)液體角速度變化,以及液體圓周角速度修正系數(shù)的改變,傳統(tǒng)軸向力

5、計算公式計算受限制。因此,對于某一確定口環(huán)間隙,利用數(shù)值模擬預(yù)測葉輪所受軸向力是比較方便且準(zhǔn)確的方法。
　　 4.減小后蓋板直徑可以平衡部分軸向力,在前蓋板直徑以及其它的一些參數(shù)已定的情況下,利用單因素優(yōu)選法結(jié)合數(shù)值模擬,分析葉輪后蓋板直徑對葉輪效率及軸向力的影響,在不犧牲水力效率的前提下,對后蓋板直徑進行優(yōu)選。結(jié)合優(yōu)選過程,對多組不同后蓋板直徑的葉輪進行了樣機的加工制造和外特性及軸向力試驗,驗證了數(shù)值模擬所得最優(yōu)方案的準(zhǔn)確性。