基于熵产理论的管道泵流动损失特性分析

• Published in: 农业工程学报 Vol. 40; no. 20; pp. 72 - 80
• Main Authors: 王勇, 李明, 王雪, 王哓林, 赵建林, 陈杰
• Format: Journal Article
• Language: Chinese
• Published: 江苏大学流体机械工程技术研究中心,镇江 212013%江苏大学流体机械工程技术研究中心,镇江 212013%苏州工业职业技术学院精密制造工程系,苏州 215104%重庆工程职业技术学院,重庆 402260%浙江佳力科技股份有限公司,杭州 311241 01.10.2024; 苏州工业职业技术学院精密制造工程系,苏州 215104
• Subjects: 涡; 管道泵; vortex; 流动损失; pipeline pump; flow loss; entropy production; pressure fluctuation; 熵产; 数值模拟; numerical simulation; 压力脉动
• ISSN: 1002-6819
• DOI: 10.11975/j.issn.1002-6819.202403190

TH311; 为了揭示管道泵运行过程中的流动损失特性,基于熵产理论,采用数值计算方法对管道泵吸水室和叶轮内的总熵产以及局部熵产率进行了研究,并结合压力脉动及涡核分布对其产生流动损失的原因进行了分析.研究结果表明,叶轮总熵产和吸水室总熵产保持高度一致性,吸水室内部流动影响了叶轮内部流动.随着流量的增大,叶轮和吸水室总熵产先减小,随后增大,这与其内部监测点的压力脉动主频幅值变化规律基本一致.叶轮总熵产显著大于吸水室总熵产,偏工况下更为明显,前者至少是后者的 4倍.湍流耗散熵产占据吸水室和叶轮总熵产的 90%以上,构成了流动损失的主要部分.吸水室高熵产率区主要分布在第二弯道及出口处,小流量工况下的熵产率是其余工况下的数百倍,该位置的大尺度带核涡以及附壁涡是导致熵产率增加的主要原因.叶轮高熵产率区主要集中在叶轮进口和出口,在大部分区域,小流量下的熵产率是其余工况的 6倍以上,小流量工况下叶轮进口预旋和出口失速涡以及大流量工况下叶轮中上游的分离涡是导致熵产率较高的主要原因.该研究可为管道泵局部流动损失识别以及开展针对性优化提供参考.