叶顶间隙对潜水轴流泵压力脉动的影响研究

轴流泵的叶顶间隙泄漏是引起涡动干扰和压力脉动的关键因素,不同叶顶间隙下机组受到的激振力和压力冲击差异显著。本文以350ZQ-125型高比转速立式潜水轴流泵为研究对象,采用RNG k-ε湍流模型,对6个不同叶顶间隙叶轮模型在设计流量工况下轴流泵三个关键部件流道内压力脉动进行计算。结果显示,不考虑叶顶间隙时,轴流泵内部压力脉动主要由动静干涉引起;考虑叶顶间隙时,泵内压力脉动受间隙泄漏的影响,进水喇叭和导叶流道内呈现为低频脉动,脉动幅值随着间隙的增加逐渐降低。叶轮流道内的受叶片扰动脉动主频为3 f_(n),且脉动幅值变化不明显。合适的叶顶间隙尺寸可以降低叶轮进口和导叶出口的压力脉动。

潜水轴流泵叶片静力分析

潜水轴流泵内叶片的疲劳破坏是轴流泵使用寿命的重要影响因素之一。为研究叶片的不同位置处受水压影响产生高周疲劳的风险,本研究应用CFD方法,在模型试验结果验证的前提下,模拟轴流泵在设计工况下稳定运行时叶片的静力学特性。首先,采用定常计算模拟轴流泵内部定常流动,得到叶片表面的压力值。然后,应用流固耦合方法,将叶片表面的压力值加到固体域中,计算叶片在圆柱坐标系下的各方向的位移变化程度。设计工况下的耦合结果显示:叶轮叶片在轴向方向产生最大位移变形,最大变形量为0.0400 mm,表明吸力面与压力面的压差对变形起主要作用;其次是周向变形0.0145 mm与径向变形0.0025 mm,且叶片在3个方向上最大位移变形均在叶片进口侧靠近轮缘位置。