基于CFD的离心泵轴向力计算与试验

离心泵特别是高压多级泵的设计中,轴向力的预测是一个关键的问题。现有的2种轴向力预测方法,试验测量耗费时间和财力,而采用经验公式计算,其精度及适用性又较差。本文以CFD技术为基础,对一台井用潜水泵内部流场进行数值模拟,得到泵轴轴端及叶轮表面的压力分布,从而预测出泵的轴向力。对泵样机进行轴向力试验,得到其全工况下的轴向力分布。比较泵主要工况下预测值与试验值,结果较为一致,且预测值最大误差小于10%。

海水淡化用高压泵轴向力数值模拟计算与试验对比

为提高反渗透海水淡化高压泵轴向力计算的准确性,应用CFD技术对模型泵内部的流动进行数值模拟,得到不同流量下前后泵腔的静压分布。并对模型泵样机进行试验研究,实测出不同流量下前后泵腔在不同半径处的静压值。应用多项式拟合分别绘制出两种方法下的压力分布曲线,对盖板进行面积分,计算轴向力大小。与通过试验数据计算出的结果相比,数值模拟计算出来的轴向力相对误差在9%以内,而经验公式计算的轴向力相对误差为14%,采用数值模拟方法计算轴向力具有更高的精度,对多级离心泵轴向力平衡的研究具有指导意义。

离心泵后泵腔内液体压力数值分析与验证

离心泵轴向力的大小与泵腔内压力分布密切相关,而试验测量轴向力成本较高,因此采用数值模拟展开泵腔内压力分布规律研究,并提出简便的试验测量轴向力方法显得格外必要。利用数值模拟计算,在0.6 Q_（sp）~1.2Q_（sp）工况下,研究离心泵后泵腔压力沿轴向、径向、切向分布规律,绘制后泵腔压力在0°、90°、180°、270°及压力均值沿径向分布曲线,得出后泵腔轴向力大小,推导两种近似计算泵腔轴向力公式,提出简便的试验测量泵腔轴向力方法,并将后泵腔压力模拟结果与试验结果对比,验证模拟结果的真实可靠性。结果表明：同一流量工况点,后泵腔压力沿轴向保持不变,沿径向随半径增大而增大。流量越大,后泵腔压力沿切向分布越具有轴对称性,沿径向增大越均匀。后泵腔轴向力两种公式计算结果与数值计算结果相对误差极小,后泵腔区域压力均值与其径向几何中心处压力均值大小相等。在试验测量离心泵泵腔轴向力时,只需要测量泵腔沿180°径向中心处压力值,便可近似求得泵腔区域轴向力大小。

矿用抢险多级泵转子部件轴向力数值模拟及平衡方法研究

因对称布置的矿用抢险多级排水泵出口段的轴端水压力较大,无法平衡轴向力,本文采用非对称布置的叶轮导叶结构,其轴向力可达到平衡,本文进一步采用切割末级叶轮后盖板的方式来完全平衡整泵转子的轴向力。基于CFX软件,采用标准k-ε模型对装配了不同尺寸后盖板的叶轮、导叶、进出水段的矿用抢险多级排水泵的全流场模型进行了数值模拟,获得了整泵的外特性及转子部件的轴向力的结果,得到末级叶轮后盖板不同切割尺寸与轴向力的尺寸范围;预估了轴向力完全平衡时,末级叶轮后盖板的切割尺寸,通过数值模拟验证了预估结果。本文所采用的矿用抢险多级泵转子部件轴向力平衡措施以及模拟方法,可为类似的多级泵产品提供参考。

海底泥浆举升叶片圆盘泵轴向力预测

为计算海底泥浆举升叶片圆盘泵的轴向力,采用RNGk-ε方程湍流模型和标准SIMPLE算法对模型泵内全流道三维湍流进行数值模拟。在水力性能试验验证的基础上,得到轮毂轴端及叶轮表面的静压力分布,并预测叶轮轴向力。结果表明:叶轮内表面静压分布较均匀,前、后盘静压分布基本相同,叶轮内表面压力分布不均所产生的轴向力占总的轴向力比例很小;叶轮前、后盘外表面压力分布存在明显的不一致,特别是在泵出口附近,叶轮后盘压力要明显大于前盘压力,叶轮所受总的轴向力主要由叶轮前、后盘外表面压力分布不均产生。

高速离心泵叶轮的平衡孔对其性能的影响分析

文中以高速高压离心泵为研究对象,基于ANSYS-Fluent流场仿真软件,采用标准k-ε湍流模型、SIMPLE算法对高速高压条件下运行的离心泵在叶轮有无平衡孔的两种情况分别进行内部流场全流道三维数值模拟,分析叶轮上的平衡孔对离心泵性能及轴向推力的影响,探讨了其减小轴向力的效果。数值模拟的结果表明,若平衡孔的大小合适,平衡孔对泵扬程影响不大,但是对离心泵轴向推力的减小有效。

离心泵的轴向力的数值计算与分析

在对带平衡孔的离心泵进行详细的分析,建立离心泵全流场的数值计算模型,基于流场模拟软件CFX,运用RNG k-ε双方程湍流模型,获得离心泵内部压力分布,得到轴向力的大小,并且在数值计算的基础上计算出各组成轴向力的大小。研究表明,由于平衡腔及平衡孔的影响,造成叶轮内部压力分布并不均,叶轮进口流场发生巨大变化,并且由此产生的轴向力占到整个轴向力组成的主要部分。