含沙空化對軸流泵內流動特性的影響

林 鵬, 胡 東, 呂云杰, 唐川林,王 舒

(1.湖南人文科技學院能源與機電工程學院，湖南 婁底 417000； 2.利歐集團湖南泵業有限公司，湖南 湘潭 411201)

自然流體介質中含有的泥沙顆粒較多，泥沙顆粒的存在會影響軸流泵的正常運行，尤其是軸流泵用于排澇泵站等工程時。當泵發生空化時，軸流泵過流部件會遭受空化和磨損的聯合作用破壞，導致軸流泵性能惡化，使用壽命降低，泵站或電站經濟效益下降，嚴重時還會引發機組產生振動及噪聲，影響水泵運行穩定性[1-3]。此時，軸流泵空化特性和流動特性與清水時明顯不同。

許多學者對含沙水流空化進行了研究，然而有關含沙空化下軸流泵內流動特性的研究較少。Madadnia等[4-5]發現含沙水流條件下，空蝕與磨蝕的聯合破壞作用遠遠超過空蝕或磨蝕的單獨作用。Zhao等[6-7]對離心泵和噴嘴空化進行了研究，發現在沙粒磨蝕與空蝕的共同作用下，含沙水流條件下的揚程均低于清水介質下的揚程。Huang等[8-10]通過試驗研究了固體顆粒含量、粒徑、硬度等因素對空蝕破壞程度的影響。Liao等[11]在清水和含沙水介質下模擬了軸流水輪機的汽蝕特性，發現含沙水汽蝕比清水汽蝕更加嚴重。王秀禮等[12]對一臺輸送介質中含有固體顆粒的離心泵進行數值模擬，結果表明，在同一入口壓力下，泵空化性能隨著離心泵中固體顆粒含量的增加而降低。燕浩[13]基于Zwart-Gerber-Belamri(ZGB)空化模型對一大型立式軸流泵非穩態特性進行了研究，獲得了不同運行工況下泵內流動特性分布及泵站的空化區間。……