? ? ? ?中開式雙吸泵葉輪的制造對水力性能有哪些影響？在葉輪的制造過程中，葉輪的出口處都會進行斜切割處理，雙吸泵的水力性能和脈動特性與葉輪出口傾斜切割角密切相關。盡管增加葉輪和蝸殼之間的徑向間隙可以減少泵的壓力脈動，但也會影響泵的流量。因此，在考慮泵的效率和穩定性的前提下，尋找極佳的葉輪出口斜切角對于雙吸泵的節能降耗和安全運行具有重要意義。因此，使用CFX軟件模擬具有三個不同切割角的雙吸式泵，并從外部特性和內部流場等方面分析了不同傾斜切割角對泵整體性能的影響，從而提供了為雙吸泵的設計和優化提供一些參考。

?

?

一，計算模型

1.幾何參數和網格劃分

? ? ? ?本文的計算模型為雙吸泵，流量Q = 8100m3 / h，揚程H = 48m，葉片數Z = 6，葉片交錯布置，轉速n = 990rpm。計算域包括一個吸入室，一個葉輪和一個壓力水室。使用非結構化的四面體網格劃分網格，并在葉片的頭部和尾部以及壓力室的舌部進行加密。計算域如圖1所示。檢查網格獨立性時，水頭的相對誤差小于0.5％時，可以認為網格對計算結果沒有影響。最后，確定計算中使用的網格總數為340萬。

2.邊界條件設定

? ? ? ?采用速度入口條件來計算現場入口，出口是給定的出口壓力。在二階迎風方案中都采用了速度項，湍動能和湍流粘度系數。對于近壁區域，湍流模型通過標準壁函數進行了修改，收斂精度為10-5。

?

3，葉輪斜切結構

? ? ? ?一般來說，不允許葉輪出口沿相反方向切割。如果前蓋傾斜，則會降低泵的揚程，流量和效率，并且對提高經過測試的揚程曲線的穩定性沒有好處。向前切割時，泵的其他結構參數保持不變，葉輪前蓋板的半徑保持不變，并且通過從前蓋板的出口向后方的方向傾斜切割不同的角度來建立三種方案如圖2所示，分別為β= 0°，12°和18°。如圖所示，切割前的葉輪直徑為D2，切割后的葉輪直徑為D“ 2，切割后角度為β。假定將葉輪的外徑切成V形的D“ 2。

?

?

4.控制方程和湍流模型

? ? ? ?雷諾平均動量方程用于描述泵中不可壓縮的流量。選擇圖片模型作為湍流模型。該模型的主要優點如下：考慮到大規模分離對壁面的影響，它可以有效地處理高應變率和大流線彎曲度的流動，因此在預測三階流變時可以獲得良好的結果。流體機械中的三維非定常流動。

?

二，計算結果分析

1.不同葉輪出口斜率的泵的外部特性

使用CFX軟件對上述三個出口角不同的葉輪進行數值預測，得到泵的外部特性曲線，如圖3所示。

?

可以看出：在相同的切削角度下，泵頭隨流量的增加而單調減小，而效率先增大后減小，這與常規泵的外部性能基本吻合。當葉輪切割角從0°增大到18°時，泵壓頭在整個流量區域依次減小，并且沒有駝峰；效率先升高后降低，極大效率值出現在12°左右，大流量下極大效率點明顯降低。為了進一步說明上述現象，圖4顯示了在設計條件下葉輪流場中不同切角的湍動能分布。

?

?

湍動能是指由流體的機械能轉換或消散為流體的內能的部分能量?？送牧鲃幽茉酱螅牧鳒u旋就越強烈。從圖4可以看出，當切削角為12°時，葉輪出口外緣的湍動能最弱，而當切削角為18°時，葉輪出口處的湍動能相對較大。 。從葉輪出口流到蝸殼的流體產生的較大的湍動能不可避免地會在葉輪的外邊緣和舌頭之間產生較大的能量沖擊，從而在此處造成流動紊亂，進而導致泵效率降低。因此，結合葉輪的外部特性和流場信息，可以認為，當切削角為12°時，泵的液壓性能相對較好。

?

2.不同葉輪出水斜率的水泵壓力脈動特性

?

研究表明，通常通過切割不同傾斜度的葉輪來改變出口與蝸殼舌之間的徑向間隙，從而影響整個泵的壓力脈動強度。為了進一步探討其影響，研究了靠近舌頭的兩個監測點S1（位于葉輪的出口）和P1（位于蝸殼內）。監視點如圖5所示。

?

?

數據采樣時間被計算為接下來的四個旋轉周期穩定。雙吸泵的軸頻率和葉片頻率為：

?

圖6和圖7分別是在1.0Qo的工作條件下，每個測量點在不同的切線斜角下的壓力變化的時域和頻域圖?？梢钥闯?，測量點P1和S1的壓力脈動頻率分別由雙葉片頻率和軸頻率決定。當切削角繼續增大時，測量點P1的主頻率處的振幅會緩慢減小，這表明蝸殼中的轉子-定子干涉的傳遞對葉輪出口結構的影響相對不敏感。然而，在此過程中，測量點S1處的軸頻脈動幅度連續減小，這表明隨著葉輪出口斜切角的增加，舌部附近的湍流特性減小。原因與葉輪出口和蝸殼舌之間的轉子-定子相互作用弱有關，這是由于葉片出口處的徑向間隙較大所致。詳細數據如表1所示。如圖8所示，根據在1.0Qo處不同斜切角時Z = 0處的橫截面壓力分布，隨著切角的增加，葉輪出口處的高壓區域增大蝸殼內部均勻擴散，壓力差逐漸減小，脈動也減弱。

?

?

綜上所述，當葉輪出口切角為12°時，不僅泵效率提高，而且壓力脈動也相對減弱?？紤]到泵的效率和脈動特性，認為12°是泵的葉輪出口的最合適角度。

?

基于以上結論，通過大量雙吸泵模型流場的數值模擬，并與實測數據進行比較，得出了極佳的葉輪外徑切削比，極佳的葉輪徑向游隙比和葉輪出口斜切角β為三個計算出常用的具有特定轉速的雙吸泵，如表2所示。

?

?

可以看出，隨著泵的比轉速的增加，葉片通道逐漸變寬。此時，需要較大的切削角度（即，舌隙）以減弱轉子和轉子干擾之間的相互作用。如果滿足三個指標中的任何一個，就可以實現葉輪出口結構的改進和優化。盡管斜切割后葉輪出口的頭部會略微減小，但合理的切割將帶來高效，穩定的水泵運行條件。因此，在實際工程應用中，建議在切割葉輪時采用斜切割的方法，可以在很大程度上提高泵的水力性能和運行的穩定性。

?

三，結論

1.從CFD流場模擬的角度，比較和分析了在三個葉輪出口傾斜的情況下，特定轉速ns = 200的雙吸泵的水力性能。發現極高效率發生在切割角為12°的位置，并且認為在該位置處的葉輪內部流場的外邊緣中的湍動能的損失相對較小。

2.泵舌附近的壓力脈動隨著切削角的增加而減小，這被認為與切削葉輪出口和弱定子/定子引起的葉輪和蝸殼舌之間的間隙增加有關。 兩者之間的相互作用。 考慮到效率和脈動特性，認為12°是泵葉輪出口的最合適角度。

3.基于大量的數值模擬和實測結果，給出了三種常用的比速雙吸泵的極佳葉輪切割角度，并建議采用斜切割的方法在工程應用中切割葉輪。