基于叶片负积叠的双吸泵汽蚀性能改进研究

双吸离心泵在设计点附近运行时存在汽蚀不稳定的问题,汽蚀对泵的使用周期和系统稳定性影响极大,提高双吸泵汽蚀稳定性是目前双吸泵设计研究的难点。为了解决这一问题,采用负积叠叶型和交错叶轮组合的改型设计方法对双吸泵的汽蚀性能进行改善。选用k-ε Realizable湍流模型结合Zwart-Gerbera-Belamri汽蚀模型对0.9Qd、1.0Qd、1.05Qd三种流量工况进行了汽蚀数值模拟计算,并对叶片表面空泡体积分数的分布进行了提取和分析。结果表明改型叶轮可有效降低双吸泵设计点附近尤其是偏小流量下的临界汽蚀余量,使空泡脱落更为稳定地控制在前缘叶顶附近。

基于叶片负积叠的双吸泵压力脉动抑制研究

双吸离心泵压力脉动是诱发水力激振的重要因素,由于结构的特殊性,双吸泵叶轮入口和出口两处均存在动静干涉,显著影响泵机组的稳定性。双吸泵在偏离设计点时,压力脉动变化较为明显,针对这一问题,采用负积叠叶片结合均匀交错方式的叶轮设计方法对双吸泵内部的压力脉动进行抑制。采用数值模拟方法对常规设计的原型叶轮和改进叶轮进行了计算,结合试验分析了0.9Q_(d)、1.0Q_(d)、1.05Q_(d)三种工况下压力脉动的抑制效果。结果表明,组合设计的改进叶轮可有效改善叶轮与螺旋吸入室、叶轮与蜗壳之间的动静干涉,主要激励频率成分由叶频变为2倍叶频,奇数倍叶频成分有效降低。改进叶轮对大流量工况下入口压力脉动改善尤为明显,压力脉动率降低了2.6%。相较于原型叶轮,改进叶轮入口和出口的压力梯度相对降低,进一步采用局部欧拉扬程对比叶轮S1流面能量分布,表明改进叶轮呈现前部轻载、中后部逐渐加载的两阶段增长方式。研究结果可为双吸泵的性能提升和流动控制设计提供参考。