含沙空化對軸流泵內(nèi)流動特性的影響

林 鵬, 胡 東, 呂云杰, 唐川林,王 舒

(1.湖南人文科技學(xué)院能源與機(jī)電工程學(xué)院，湖南 婁底 417000； 2.利歐集團(tuán)湖南泵業(yè)有限公司，湖南 湘潭 411201)

自然流體介質(zhì)中含有的泥沙顆粒較多，泥沙顆粒的存在會影響軸流泵的正常運行，尤其是軸流泵用于排澇泵站等工程時。當(dāng)泵發(fā)生空化時，軸流泵過流部件會遭受空化和磨損的聯(lián)合作用破壞，導(dǎo)致軸流泵性能惡化，使用壽命降低，泵站或電站經(jīng)濟(jì)效益下降，嚴(yán)重時還會引發(fā)機(jī)組產(chǎn)生振動及噪聲，影響水泵運行穩(wěn)定性[1-3]。此時，軸流泵空化特性和流動特性與清水時明顯不同。

許多學(xué)者對含沙水流空化進(jìn)行了研究，然而有關(guān)含沙空化下軸流泵內(nèi)流動特性的研究較少。Madadnia等[4-5]發(fā)現(xiàn)含沙水流條件下，空蝕與磨蝕的聯(lián)合破壞作用遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過空蝕或磨蝕的單獨作用。Zhao等[6-7]對離心泵和噴嘴空化進(jìn)行了研究，發(fā)現(xiàn)在沙粒磨蝕與空蝕的共同作用下，含沙水流條件下的揚程均低于清水介質(zhì)下的揚程。Huang等[8-10]通過試驗研究了固體顆粒含量、粒徑、硬度等因素對空蝕破壞程度的影響。Liao等[11]在清水和含沙水介質(zhì)下模擬了軸流水輪機(jī)的汽蝕特性，發(fā)現(xiàn)含沙水汽蝕比清水汽蝕更加嚴(yán)重。王秀禮等[12]對一臺輸送介質(zhì)中含有固體顆粒的離心泵進(jìn)行數(shù)值模擬，結(jié)果表明，在同一入口壓力下，泵空化性能隨著離心泵中固體顆粒含量的增加而降低。燕浩[13]基于Zwart-Gerber-Belamri(ZGB)空化模型對一大型立式軸流泵非穩(wěn)態(tài)特性進(jìn)行了研究，獲得了不同運行工況下泵內(nèi)流動特性分布及泵站的空化區(qū)間。……