氣-液兩相條件下葉輪開孔對高速離心泵的影響

高 豪，王彥偉

武漢工程大學機電工程學院，湖北 武漢430205

在氣-液兩相高速離心泵的結構設計中，使用開孔葉輪可顯著提高離心泵外特性及使用年限［1］，其具體作用是將葉輪出口的高壓流體通過葉輪蓋板上開設的回流孔導入葉輪內將滯留的氣團剪碎、沖走，從而降低離心泵因氣體的大量積聚而發生汽縛、汽蝕的可能性。葉輪開孔作為一種常用的兩相流離心泵設計手段，對于減輕離心泵氣縛氣蝕現象有良好的作用。胡贊熬等［2］選取一普通離心泵作為研究對象，對模型進行全流道三維定常湍流空化數值模擬，分析離心泵葉輪開孔對空化性能的影響。杜夢星等［3］運用遺傳算法對模型進行尋優，得到最優葉片參數，取優化后葉片參數進行計算流體力學（computational fluid dynamics，CFD）數值模擬分析。夏麗等［4］利用計算流體力學分析方法對帶回流孔的自吸泵進行數值模擬，研究回流孔附近的流動特性。同時有學者對葉輪開孔的具體作用機理進行詳細研究［5-7］。隨著CFD技術多態耦合模型的建立和發展，有學者通過多態耦合數值模擬對多相離心泵內的流動特性進行研究［8-10］。對于泵的外特性，大量學者對混輸泵進行數值模擬，探究氣-液混輸泵外特性、流場及相間作用特性之間的規律［11-13］。亦有學者通過葉輪參數和時均方程探究離心泵的外特性規律［14-15］。

總體來看，一些學者基于CFD數值模擬對離心泵的流場的運動規律及葉輪開孔的位置做了具體的研究，并取得不錯的成績，但目前對于葉輪開孔在氣-液兩相條件下對氣-液兩相泵的影響研究還較少，且主要集中于內特性的影響研究，對外特性的影響研究極少。……