基于CFD技術的離心泵汽蝕性能優化

陳 冰,李志鵬,羅幼如,馮少生

(1. 湖南天一奧星泵業有限公司，湖南 岳陽 414000； 2. 長沙理工大學，湖南 長沙 410114)

離心泵在汽蝕條件下工作會產生振動和噪聲，過流部件的某些地方會遭到汽蝕破壞，引起泵的揚程、效率等性能下降，嚴重時會使泵中液流中斷，不能工作。通過設計優化提升泵的抗汽蝕性能，可降低泵發生汽蝕的概率，提升離心泵運行的穩定性。汽蝕現象主要是由泵內液體介質流動狀態變化引起的。隨著計算流體動力學(CFD)和計算機技術的發展，將離心泵內部流動的數值模擬與試驗研究相結合已成為揭示葉輪機械內部流動規律的重要方法【1】。通過分析離心泵內壓力場和速度場，同時結合氣液兩相流模型進行研究，可以對泵的汽蝕性能進行準確預測【2-9】。

離心泵汽蝕主要發生在葉輪的入口處，通過改進葉輪設計參數、增加葉輪進口部分光潔度、優化泵吸入部分形狀、提高裝置汽蝕余量等均可改善泵的抗汽蝕性能【10】。本文僅對離心泵葉輪的結構進行了優化，探討葉輪幾何參數對改善泵抗汽蝕性能的影響。

1 原泵計算模型及網格劃分

1.1 三維模型

本文擬進行數值計算并優化的離心泵型號為TSY500-400-895，其設計性能參數如表1所示，葉輪幾何參數如表2所示。

表1 離心泵設計參數

表2 離心泵葉輪幾何參數

根據離心泵的結構特點，將離心泵整個流動通道分為吸入室、葉輪、壓出室、進口延長段、出口延長段等部分分別建模，然后依據流動的順序彼此裝配在一起，形成離心泵整體流道。……