端壁开缝改善轴流泵驼峰的机理

TH312; 为了探索可有效抑制轴流泵特性曲线驼峰区的方法,该研究针对某轴流泵开展端壁沿轴向开缝的数值模拟研究,分析缝数目、缝长度和缝角度对轴流泵性能的影响规律,结合全通道非定常模拟揭示端壁开缝对轴流泵驼峰区的改善机理.研究结果表明,端壁开缝能够有效抑制轴流泵的驼峰现象,失速工况的扬程和效率分别提高了83.5％和8.13％.增加缝的数目和缝长可提高开缝抑制驼峰的能力,但缝过长会降低设计工况的效率,在一定范围内增加缝的径向倾角有利于驼峰区的改善,但不宜超过45°.在驼峰工况区,叶顶泄漏流呈旋涡状向叶轮进口方向发展,与来流共同作用堵塞叶顶通道,导致叶顶区域扬程突降.在叶片正背面压差作用下,缝内建立...

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Published in农业工程学报 Vol. 36; no. 23; pp. 12 - 20
Main Authors 王维, 王伟超, 张乐福, 赵乐, 卢金玲, 冯建军, 罗兴锜
Format Journal Article
LanguageChinese
Published 西安理工大学水利水电学院,西安 710048%西安理工大学西北旱区生态水利国家重点实验室,西安 710048 01.12.2020
Subjects
轴流泵
叶轮
端壁开缝
特性曲线
泵
驼峰区
仿真
叶顶泄漏涡
压力脉动
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ISSN1002-6819
DOI10.11975/j.issn.1002-6819.2020.23.002

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Summary:TH312; 为了探索可有效抑制轴流泵特性曲线驼峰区的方法,该研究针对某轴流泵开展端壁沿轴向开缝的数值模拟研究,分析缝数目、缝长度和缝角度对轴流泵性能的影响规律,结合全通道非定常模拟揭示端壁开缝对轴流泵驼峰区的改善机理.研究结果表明,端壁开缝能够有效抑制轴流泵的驼峰现象,失速工况的扬程和效率分别提高了83.5％和8.13％.增加缝的数目和缝长可提高开缝抑制驼峰的能力,但缝过长会降低设计工况的效率,在一定范围内增加缝的径向倾角有利于驼峰区的改善,但不宜超过45°.在驼峰工况区,叶顶泄漏流呈旋涡状向叶轮进口方向发展,与来流共同作用堵塞叶顶通道,导致叶顶区域扬程突降.在叶片正背面压差作用下,缝内建立的喷射与抽吸的流动循环可使相对液流角在0.9倍相对叶高处以上部分明显降低,最大降幅62°,平均泄漏强度降低41.4％,叶顶中部附面层厚度降低18 mm,有效抑制由叶顶泄漏涡与主流相互作用造成的堵塞,并可削弱叶顶部位由叶顶泄漏涡等二次流诱发的压力脉动,是改善轴流泵驼峰区以及提升小流量工况效率的原因.端壁开缝具有改善轴流泵驼峰的巨大潜力.
ISSN:1002-6819
DOI:10.11975/j.issn.1002-6819.2020.23.002