葉片包角對中比轉(zhuǎn)速泵流場及水力振動的影響分析

馬逢伯

(中國石油天然氣股份有限公司大慶石化分公司，黑龍江 大慶 163711)

1 中比轉(zhuǎn)速離心水泵技術(shù)參數(shù)以及數(shù)字模型的建立

1.1 技術(shù)參數(shù)

某中比轉(zhuǎn)速離心水泵額定流量Qd=130 m3/h，工作轉(zhuǎn)速n=1 450 r/min，額定揚程H=21 m。本文利用CFturbo生成了該水泵主要零件的三維模型【1】。為了獲得更準確的分析結(jié)果，采用UG軟件對模型進行了優(yōu)化，將葉輪進口和蝸殼出口按實際情況進行了延伸。圖1為葉片包角φ=122°時的離心泵主要零件模型【2】。

圖1 離心泵三維模型示意

1.2 網(wǎng)格劃分

計算流體動力學CFD中要想得到正確的計算結(jié)果，需要對模型進行合理的網(wǎng)格劃分，來模擬流體真實流動的情況。網(wǎng)格劃分質(zhì)量也決定著計算的精度與收斂性。為了兼顧計算精度與穩(wěn)定性，本文在對模型進行網(wǎng)格劃分時采用了非結(jié)構(gòu)性網(wǎng)格，并在影響分析結(jié)果程度較大的位置(例如進、出口以及葉輪表面和隔舌等位置)進行了網(wǎng)格加密，這樣不僅提高了計算的精度，也有效控制了網(wǎng)格劃分的總數(shù)【3】。

建立離心泵模型時的葉片包角為122°，出口安放角為27°。對模型進行網(wǎng)格劃分，其中進口段網(wǎng)格總數(shù)308 491，葉輪網(wǎng)格總數(shù)800 721，蝸殼網(wǎng)格總數(shù)826 256，出口段網(wǎng)格總數(shù)325 882【4】。

2 計算方法及邊界條件

為了更加符合離心泵的實際工況，采用標準RNGκ-ε湍流模型，進口邊界條件選取總壓恒定，壓力為101 325 Pa；出口邊界條件選取質(zhì)量流量。葉輪作為旋轉(zhuǎn)部件，轉(zhuǎn)速1 450 r/min，采用GGI模式分析離心泵工作時的流體運動對主要工作參數(shù)的影響，并對收斂精度為10-6時的5種工作狀態(tài)進行分析和計算?！?br>