转速对涡旋液泵空化性能的影响

基于空泡动力学和两相流理论,采用Schnerr-Sauer模型,运用动网格技术对涡旋式液泵不同转速下的空化特性进行了数值模拟,得到不同转角下流场内空化发生位置和强度随着转速的变化规律,以及气液相的分布情况。结果表明:涡旋液泵低转速时不易发生空化,随着转速的增加,空化加剧且多发生在啮合间隙处及吸液腔内,转角较大时在动盘外壁面处也有较为严重的空化发生;随着转速的增大,泵进口流量增大,由于空化的加剧效率降低。

涡旋液泵内部非稳态流场的数值模拟

采用动网格技术对涡旋液泵内的非稳态流动进行了数值模拟,得到了泵在各个转角下的压力、速度、空泡体积分数,以及进出口流量和监控点的压力参数。结果表明,涡旋液泵内的流动是一种非稳态、非均匀,非对称的流动。动静圈的啮合间隙处因大压差和小流通面积而存在高速射流现象,并在啮合间隙下游出现负压区和空化。泵进口位置的偏移和动盘对腔外流体的推动使左右两个吸液腔的流动不对称,将造成涡盘受力的不平衡。在吸液即将结束时,因涡旋液泵对液体的挤压作用,在大约20°的转角范围内,泵的工作腔内出现极大幅值的压力脉动,严重危害泵的安全可靠运行。

涡旋式液泵内流场及空化的数值模拟

对涡旋液泵的内流场进行了数值模拟,其中空化模型采用Schnerr-Sauer模型,流体域的变化通过动网格技术来实现,得到涡旋式液泵在0.5 mm啮合间隙下的流场,同时对泵内特殊点的压力和速度进行了监测,并对其进出口流量进行了计算.结果表明:涡旋液泵吸液腔在0°附近产生压力峰值,达到1.50 MPa,在高压差的作用下,外啮合间隙处存在高速射流,使外部流道内产生涡和空化.在啮合间隙低压侧,动盘运动使吸液腔局部面积增大而产生负压和空化.涡和空化造成其附近压力和速度的脉动,从而堵塞流道,并使泵的整体流量产生脉动.动盘的运动和进口的不对称导致涡旋液泵两侧工作腔内压力、速度、涡的分布以及吸液量存在较大的差异,并在吸液后期导致右侧吸液流道内流动趋于静止,流体主要通过顶部流道流入右侧吸液腔.