潜水泵导流器的特性及提高泵性能的研究

潜水泵是应用最广泛的通用机械,它由潜水异步电动机和水泵组成。潜水泵机组效率与单级单吸离心泵相比较低,还有提高效率的空间。本文针对同一叶轮配不同导流器,通过理论研究与试验分析相结合的方法,探索提高潜水泵效率的途径。从大量文献资料中不难看出:研究人员对于提高泵的性能的研究主要集中在叶轮、压水室(导流器)的理论研究和设计的改进上,而导流器和叶轮适配关系文献报道的较少,基于叶轮和导流器适配才能获得高效率泵这一观点,本文的主要研究内容:1.推导出了导流器特性方程式和叶轮的特性方程式,分析了导流器和叶轮的相互影响,给出了潜水泵最佳工况点的求解方法;2.运用AutoCAD建立潜水泵模型,通过CFD数值计算,预测出了250QJ125型潜水泵配两种导流器的性能。经与设计工况比较,证明运用CFD数值模拟方法来预测潜水泵性能是完全可行的。另外,在数值计算中,网格数量和收敛精度的合理选择非常关键,合理的选择不但能满足计算要求,而且还可缩短计算时间,节约资源;3.将解析法求得的潜水泵最佳工况点与模拟试验结果进行了比较,其结果较为吻合,证明本文推导的导流器特性方程式和叶轮特性方程式是正确的,具有一定的实用价值;4.通过对两种导流器内部的速度场和压力场分析,指出了导流器进口几何参数直接影响潜水泵的性能及最佳工况点的位置,进而提出了增加导流器长度、增大导叶片进口冲角和壁角等方法可提高潜水泵的效率;5.通过面积比原理的理论分析,得出要获得较高的水泵扬程,面积比系数Y≤1。同时,对同一叶轮配两种导流器的面积比系数进行了计算,指出面积比系数基本能反映叶轮和导流器的适配关系;6.借助CFD数值模拟技术研究潜水泵性能,能够更加清晰得掌握叶轮、导流器内部液体的流动规律,预测出潜水泵性能,缩短产品研发周期,降低成本。本文的研究成果具有一定的科研价值和经济价值。

潜水泵; 叶轮与导流器特性曲线; 数值模拟; 性能预测; 流场分析;

刘在伦;

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