多級離心泵內(nèi)部流場優(yōu)化與分析

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1、多級離心泵內(nèi)部流場優(yōu)化與分析OptimizationandanalysisofinternalflowfieldinmultistagecentrifugalpumpsSHIHai-yong,FANGXiaoyan,DONGJiaxu,PENGYanpingSchoolofMechanicalEngineering,DalianPolytechnicUniversity,Dalian116034,ChinaAbstract：Inthispaper,TheFLUENTsoftwareisusedtosimulatethefluidflo

2、wintheoutletsectionofcentrifugalpumpofmultistagetype.IntheGambit,themodelismeshedandtheboundaryconditionsaresetup.ThevelocityandpressuredistributionoftheflowfieldintheexitsectionareobtainedbyimportingFluent.Combinedwiththesimulationdata,theflowcharacteristicsintheflowfi

3、eldwereanalyzed,andthevelocityandpressuredistributionintheflowfieldwererelativelyuneven.Atthesametime,thevortexphenomenonoccursinthelocalregionofthemediumflow,whichincreasesthevibrationnoiseandreducestheefficiencyofthepump.Forthisreason,themodeloftherunnerismodifiedandt

4、hesimulationiscarriedoutagain.Themodifiedmodelhasbetterflowcharacteristicsandnoeddycurrentregionexists.Aftersimulation,theshapeandsizeofthevoluteintheimpellerandoutletsectionaredetermined,whichprovidesatheoreticalbasisfordeterminingtheoverallsizeofthemultistagecentrifug

5、alpump.Keywords:Multistagecentrifugalpump；CFD；optimization引言多級離心泵工作時內(nèi)部流場流動復雜，流道內(nèi)的流動特性難以通過試驗得到?；谟嬎懔黧w動力學理論，運用Fluent軟件對離心泵內(nèi)部流場仿真計算，可以分析多級離心泵內(nèi)部流場的流動特性。本文多級離心泵的首級葉輪與次級葉輪放置于中段中，中段為對結構對稱的圓筒形狀，其內(nèi)部流動特性較為規(guī)則月?對多級離心泵的工作性能影響較小，而出口段的流動特性對多級離心泵的影響很大，對多級離心泵出口段內(nèi)部流場進行仿真模擬，可以大體上反映出整個多級泵的

6、內(nèi)部流動特性。通過Gambit軟件對多級離心泵出口段模型進行網(wǎng)格劃分并對其邊界條件進行設定，而后導入Fluent中計算。根據(jù)仿真得到的數(shù)據(jù)，結合離心泵的相關理論計算，對多級離心泵設計改進行局部改進，使泵具有良好的流動特性。仿真后確定了葉輪與出口段蝸室的形狀尺寸，為最終確定多級離心泵的結構尺寸體統(tǒng)了依據(jù)。1出口段重要參數(shù)的計算運用Fluent模擬仿真離心泵內(nèi)部流場時，需要將內(nèi)部流道及葉輪作為計算域求解。本文分析的多級離心泵由三個葉輪串聯(lián)工作，該泵串聯(lián)的三個葉輪直徑相同，只是在背葉片的尺寸上有所不同，介質在經(jīng)過首級葉輪、次級葉輪、末級葉輪

7、時提高的揚程基本相同。該多級離心泵的揚程H=170m,流量Q=110m3/h,介質為水。泵的參數(shù)計算公式如下：?2?(1)H-揚程P1一入口壓強P2—出口壓強VI—入口速度V2-出口速度Z1-入口相對地面高度Z2-出口相對地面高度Q=VS(2)式中：Q-多級離心泵流量，S-截面面積，V-截面速度式中：Ma-馬赫數(shù)，v-某點流速，c-當?shù)芈曀偃肟诙稳肟诮孛媸前霃絉l=0.06m的圓，出口段岀口截面是半徑R2=0.04m的圓，根據(jù)公式(2)可計算出Vl=2.7m/s,V2=6.1m/so入口段入口處壓強P1為標準大氣壓，根據(jù)離心泵實際裝配

8、的位置，得到Z2-Z1=0.33m,將上述參數(shù)值帶入公式(1)中，得到出口段出口處的壓強P2=1.78Mpao馬赫數(shù)是衡量介質是否可壓縮的標準，通常當馬赫數(shù)大于0.3吋，這時計算介質流動時必須考慮介質的可壓縮性，而馬赫數(shù)