基于准稳态假设的混流泵启动特性分析

• Published in: 农业工程学报 Vol. 34; no. 7; pp. 86 - 92
• Main Author: 李伟;季磊磊;施卫东;李维强;周岭;蒋小平
• Format: Journal Article
• Language: Chinese
• Published: 江苏大学流体机械工程技术研究中心/国家水泵及系统工程技术研究中心,镇江,212013 2016
• Subjects: 泵;模型;计算机仿真;混流泵;准稳态;启动过程;瞬态特性; 混流泵; models; transient characteristics; 模型; pumps; mixed-flow pump; 启动过程; 泵; 准稳态; computer simulation; starting period; quasi-steady state; 计算机仿真; 瞬态特性
• ISSN: 1002-6819
• DOI: 10.11975/j.issn.1002-6819.2016.07.012

为了研究混流泵启动过程的准稳态性能,该文以瞬态外特性试验性能参数为依据,获得了混流泵准稳态计算的外特性曲线和无量纲扬程瞬态性能曲线,通过对3种转速下的压力场、速度矢量分析,总结出准稳态计算混流泵内部流动的一般性规律并与粒子图像测速技术(particle image velocimetry,PIV)测量的瞬态内部流场进行对比。研究发现,准稳态计算扬程呈现直线上升趋势,并随着体积流量的增大逐步偏离试验扬程;3种转速下泵内压力具有相同的分布趋势,叶轮进口截面相对速度矢量近似满足相似定律,并在低转速下出现大尺度的叶顶泄漏涡。与无量纲瞬态性能一致,瞬态PIV测量结果呈现出明显不同于准稳态工况的瞬态效应:在0.75 s时准稳态计算中叶顶泄漏明显,在外缘形成泄漏涡和进口边回流,而瞬态PIV测量中端壁区边界层正从层流向湍流发展;在1.07 s时准稳态计算中叶轮进口速度分布较为均匀,而瞬态PIV测量中流体在惯性力作用下呈现从轮毂向轮缘运动的趋势,卷吸效应较为明显;在1.35 s时准稳态计算结果与1.07 s时的速度场分布较为相似,而瞬态PIV测量中加速的卷吸效应更为显著,外缘高速流动区域随着转速的增加不断增大。该研究可为考证准稳态假设方法的准确度和揭示混流泵启动过程瞬态内部流动特性提供参考。