低比轉速離心泵空化性能的數值模擬

典平鴿

(河南城建學院環境與市政工程系,河南 平頂山 467001)

離心泵是應用非常廣泛的通用機械。在離心泵的設計和使用過程中,其空化性能通常是必須考慮的因素之一。離心泵在運行過程中,當泵內部局部位置的壓力低于輸送液體汽化壓力時,就會有氣泡產生,發生空化。當離心泵內部發生嚴重空化時,會引起泵外特性的改變,產生振動噪聲以及引起過流部件的腐蝕破壞[1-2],因此有必要對離心泵空化發生時的內部流動、氣泡分布規律及對泵外特性的影響等進行深入研究。

目前對泵進行研究主要有試驗和數值計算[3-4]2種方法。試驗是比較傳統的研究方法,由于空化機理的復雜性以及空化試驗費用高昂,對泵內部的空化進行試驗研究進展緩慢。隨著計算機技術的發展,應用ANSYS-CFD技術已經能夠準確地對泵的空化性能進行預測以及對泵內部空化發生時的氣液兩相流進行分析[5-7]。本研究應用ANSYS-CFX軟件,對比轉速為66的離心泵在設計工況下進行了空化性能的數值計算和分析,得到了泵空化時內部氣液兩相流場的分布規律,對其在空化初生、臨界空化余量和許用空化余量時內部氣液兩相的分布進行了研究和探討,并對數值計算結果的準確性進行了試驗驗證。

1 泵的設計參數

采用單級單吸軸向吸入型離心泵。主要設計參數為:流量 50m3/h,揚程 50m,轉速 2950r/min,比轉速66。

2 數值計算模型和參數設置

計算區域由直錐形吸入室、四圓柱形葉片葉輪和螺旋形蝸殼3部分組成,為避免進出口速度梯度較大而影響計算結果,對吸入室和蝸殼出口進行了4倍管徑延伸。……