非均匀叶顶间隙对轴流泵流动激励力的影响分析

叶轮涡动将引起轴流泵叶轮顶部间隙沿周向不均匀,从而导致附加的流动激励和噪声。本文利用计算流体力学方法模拟不同偏心度条件和流动工况下的轴流泵非定常流场,研究运行工况和周向非均匀间隙对泵内三类流动激励力的影响。数值结果表明:在同一偏心度下,流量的减小均会引起三类激励力脉动增加且脉动峰值朝低频方向偏移。随着叶轮偏心度的增加,三类激励力的幅值增加,且轴频信号逐渐占主导,从偏心度0增至60%,轴频幅值增量在10倍级左右。数值结果还发现:由于非均匀叶顶间隙非对称效应,壳壁激励力脉动最大值并不出现在最小间隙处,而是出现在偏离最小间隙约60°左右的位置。

叶顶间隙形状对Wells透平性能的影响

Wells透平对叶顶间隙的改变十分敏感,合理改造Wells透平的叶顶间隙有助于提高其能量转换效率。本文利用CFD技术在控制叶顶间隙大小相等的前提下研究了三种具有不同类型叶顶间隙形状的Wells透平,比较其出力、高效运行区和能量转化效率,考察其性能上的差异和适用范围,通过对流场和压场的分析找出其性能差异的根本原因。结果表明:渐扩型叶顶间隙的Wells透平具有较高的能量转化效率,但容易失速;均匀叶顶间隙的Wells透平具有最大的出力且高效运行区更宽;相较于前面两者,渐缩型叶顶间隙的Wells透平性能不突出。

偏心度与间隙比对轴流泵流动激励力的影响

叶轮偏心将会引起轴流泵叶轮顶部间隙沿周向不均匀，从而导致附加的流动激励和噪声．利用计算流体力学商业软件 Fluent 模拟不同偏心度和间隙比的轴流泵非定常流场，研究周向非均匀间隙对泵内压强脉动及叶轮激励力的影响．结果表明：壁面压强脉动强度并不是在最小间隙处达到最大，而是出现在偏离最小间隙处约30°～60°的方向，并随着间隙比增大，脉动强度最大值发生位置逐渐向最小间隙处靠拢；同时，偏心造成的非均匀叶顶间隙引起了轴频处的压强脉动，在间隙比为2．5％下偏心度从0％增加到60％，轴频处的压强脉动相对增量为661．54％；叶轮受到的径向激励力时均值与偏心度呈线性关系，其斜率与间隙比的平方根成正比．