對(duì)稱半螺旋形吸水室對(duì)多級(jí)離心泵汽蝕性能的影響研究

秦 武 ，陳芳芳 ，羅瑞祥 ，李志鵬

1 前言

環(huán)形吸水室具有形狀對(duì)稱、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、軸向尺寸較小等優(yōu)點(diǎn)，在節(jié)段式多級(jí)泵中應(yīng)用較為廣泛，以滿足泵的整體結(jié)構(gòu)要求。由于環(huán)形吸水室的形狀和斷面面積相同，在葉輪的持續(xù)吸入作用下，液體在環(huán)形吸水室中的流速分布不均勻，對(duì)葉輪的汽蝕性能產(chǎn)生較明顯的影響，引起葉輪抗汽蝕性能的下降。為了提高泵的抗汽蝕性能，一方面可以通過(guò)優(yōu)化葉輪的幾何參數(shù)或改變?nèi)~片入口處的幾何結(jié)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)［1～5］，另一方面可以通過(guò)改善葉輪入口處的入流條件來(lái)實(shí)現(xiàn)［6～8］。當(dāng)葉輪的水力設(shè)計(jì)達(dá)到最優(yōu)時(shí)，改善葉輪入口處的入流條件，也就是優(yōu)化吸水室的水力結(jié)構(gòu)將是提高泵抗汽蝕性能的一種重要方式。

CFD作為流場(chǎng)分析和性能預(yù)測(cè)的一種重要技術(shù)手段，在流體機(jī)械的水力優(yōu)化中已經(jīng)得以廣泛應(yīng)用［9，10］。本文將根據(jù)環(huán)形吸水室內(nèi)速度場(chǎng)分布不均勻性產(chǎn)生的原因，通過(guò)優(yōu)化環(huán)形吸水室的過(guò)流面積來(lái)改善葉輪入口處速度場(chǎng)分布的均勻性，從而提高多級(jí)離心泵的抗汽蝕性能，并采用CFD技術(shù)對(duì)優(yōu)化前后的流場(chǎng)進(jìn)行對(duì)比分析，最后進(jìn)行試驗(yàn)驗(yàn)證。

2 計(jì)算模型

2.1 環(huán)形吸水室水力結(jié)構(gòu)的優(yōu)化

以一臺(tái)節(jié)段式并聯(lián)多級(jí)離心泵為研究對(duì)象，吸水室為環(huán)形結(jié)構(gòu)，采用兩級(jí)葉輪進(jìn)行水力分析和試驗(yàn)驗(yàn)證。泵的設(shè)計(jì)參數(shù)為：流量Q=2400 m3/h，轉(zhuǎn)速n=1480 r/min，揚(yáng)程H=190 m，效率 η≥82%，汽蝕余量NPSHR≤6 m。為了改善環(huán)形吸水室內(nèi)的液體在流動(dòng)過(guò)程中速度分布不均勻的缺點(diǎn)，保持吸水室的進(jìn)口段結(jié)構(gòu)尺寸不變，對(duì)環(huán)形段進(jìn)行水力優(yōu)化。……