蝸殼喉部面積對(duì)低比轉(zhuǎn)速離心泵性能的影響研究

王輝，楊軍虎，谷帥坤，劉航泊，程蕾

（1. 西安泵閥總廠有限公司，西安 710025；2. 蘭州理工大學(xué)，蘭州 730050）

離心泵作為重要的能量轉(zhuǎn)化裝置，已被廣泛應(yīng)用于化工、水利及航空等領(lǐng)域。低比轉(zhuǎn)速離心泵主要使用于小流量、高揚(yáng)程工況，由于其出口寬度小、葉輪外徑大、流道細(xì)長(zhǎng)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，致使圓盤摩擦損失較大。談明高等[1]提出，對(duì)于低比轉(zhuǎn)速離心泵而言，除圓盤摩擦損失外，蝸殼內(nèi)部的損失占總損失的比重也很大。任軼等[2]認(rèn)為，超低比轉(zhuǎn)速蝸殼中的水力損失會(huì)達(dá)到泵整個(gè)水力損失的20% ～ 50%。因此，合理的蝸殼喉部面積對(duì)低比轉(zhuǎn)速離心泵的優(yōu)化設(shè)計(jì)有重要意義。施衛(wèi)東等[3]對(duì)低比轉(zhuǎn)速離心泵進(jìn)行設(shè)計(jì)與試驗(yàn)研究，結(jié)果表明適當(dāng)增大喉部面積有助于離心泵特性曲線趨于平坦，同時(shí)可以擴(kuò)大高效區(qū)范圍和提高最高效率。鄧文劍等[4]研究了葉輪與蝸殼的匹配關(guān)系對(duì)離心泵性能的影響，分析了面積比對(duì)離心泵水力性能的影響規(guī)律。袁壽其等[5]對(duì)面積比原理進(jìn)行了理論推導(dǎo)和試驗(yàn)研究，進(jìn)一步明確了面積比對(duì)離心泵性能的影響。

本文設(shè)計(jì)3 種不同喉部面積的蝸殼與同一葉輪匹配，分別以不同進(jìn)口壓力條件下的相同流量點(diǎn)進(jìn)行數(shù)值模擬分析，監(jiān)測(cè)揚(yáng)程、效率、功率、蝸殼內(nèi)靜壓分布及總氣體體積分?jǐn)?shù)的變化，旨在尋找蝸殼喉部面變化對(duì)低比轉(zhuǎn)速離心泵性能的影響規(guī)律，為低比轉(zhuǎn)速離心泵優(yōu)化設(shè)計(jì)的深入研究做一些基礎(chǔ)工作。

1 研究對(duì)象

研究對(duì)象為一單級(jí)單吸離心泵，其設(shè)計(jì)性能參數(shù)如表1 所示，葉輪及蝸殼的主要結(jié)構(gòu)幾何參數(shù)如表2 所示。……