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随着科学技术的发展,人们对泵的运行稳定性和振动等方面提出了更高的要求,而泵的运行不稳定和振动主要是由其内部流动情况决定的。其中,离心泵径向力的大小直接影响泵工作的稳定性,泵内压力脉动尤其是蜗壳隔舌区的压力脉动是影响水泵运行稳定性的一个重要因素,也是导致振动的重要原因。改变叶轮与隔舌间隙对离心泵的压力脉动和径向力特性有很大影响。本文通过改变双蜗壳基圆直径来改变叶轮与隔舌间的间隙,研究不同隔舌间隙对离心泵径向力和压力脉动特性的影响。主要研究内容有:1.采用Fluent软件对双蜗壳双吸离心泵内部进行三维定常数值模拟,分析不同基圆直径离心泵双蜗壳内静压力场和速度场分布,得出:随着基圆直径的增加,蜗壳内静压呈明显的增加,蜗壳进口至出口,压力沿蜗壳逐渐增加;蜗壳内流速减小,且蜗形段内的速度最小区增加。随着基圆直径的减小,隔舌部位的压力波动变大。2.建立径向力计算模型,同样对双蜗壳离心泵内部进行三维定常数值模拟,分析在设计工况及非设计工况下,采用不同基圆直径时作用在叶轮上径向力特性,得出:采用不同基圆直径时作用于叶轮上的径向力不同,随着基圆直径的增大,各个工况下作用于叶轮上的径向力减小。说明适当增大叶轮与隔舌的径向间隙可以改善作用在叶轮上的径向力。3.在定常数值计算的基础上,对不同基圆直径双蜗壳离心泵进行三维非定常数值计算,揭示了在不同工况下不同隔舌间隙时离心泵隔舌区压力脉动特性。主要结论有:(1)在设计工况和大流量工况下,不同基圆直径的蜗壳隔舌处的压力脉动均随着叶轮的旋转呈周期性变化,压力脉动的频率以叶频为主;在小流量工况下,压力脉动呈现出不规则变化,随着流量的降低,压力脉动没有明显的周期性,基圆直径为D3=410mm和D3=425mm时低于1倍叶片通过频率的低频脉动占主导地位,其主频为叶轮转频。(2)在各个工况下,随着基圆直径的增大,计算模型主频的幅值减小,压力脉动越不明显。说明适当增大叶轮与隔舌的径向间隙可以改善离心泵压力脉动,从而改善离心泵动静干涉作用。4.通过对单蜗壳泵和双蜗壳泵进行定常和非定常数值计算,分析了不同工况下单-双蜗壳泵隔舌处的压力脉动特性,不同工况下作用在叶轮上的径向力特性,主要结论如下:(1)单蜗壳离心泵在设计工况及大流量工况下,隔舌区压力随时间变化的周期性明显,压力脉动频率以叶片通过频率为主;在小流量工况下,随着流量偏离设计流量加大,隔舌区随时间变化的周期性不明显,压力脉动频率以低于1倍叶片通过频率为主。双蜗壳离心泵在小流量、设计流量及大流量工况下,隔舌区压力随时间变化均呈周期性变化,压力脉动频率都以叶片通过频率为主。(2)相比较于单蜗壳泵,双蜗壳泵能有效地平衡径向力,在偏离设计工况下径向力变化不大。单蜗壳泵径向力在设计工况下比较小,在偏离设计工况下径向力逐渐增大。