《基於3DPIV測試的低比速長短葉片離心泵內部湍流研究》是依託揚州大學，由陳松山擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：基於3DPIV測試的低比速長短葉片離心泵內部湍流研究
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：陳松山
- 依託單位：揚州大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
採用長短葉片是低比速離心泵的重要設計方法。但目前複合葉輪離心泵設計主要依經驗或勢流理論分析，實驗主要局限在水泵外特性。有關長短葉片相干結構、分流短葉片的設計準則、複合葉輪幾何參數與泵外特性的理論表達、短葉片幾何特徵對葉輪內部流動影響等問題研究很不充分。利用現代測試技術研究其內部湍流，是完善複合葉輪設計理論的有效途徑。. 本課題研究將運用現代非接觸式瞬態流場雷射測速技術（三維粒子圖像速度儀3DPIV）開展低比速複合葉輪離心泵內部三維流場單因素、多因素正交實驗研究，探求旋轉葉輪葉槽內流體受哥氏力、曲率、離心力和在逆壓梯度作用下的壁面分離流擬序結構、湍流渦量場、速度場和壓力場分布，研究長短葉片幾何參數（進口截圓直徑、葉片安放角、葉片數、葉片偏置角等）不同組合對葉輪內流場的影響規律，建立內外特性參數與長短葉片翼型設計參數之間數學表達，提出複合葉輪離心泵最佳化設計方法。
結題摘要
低比速離心泵在航天、石油化工、輕工、城市煤氣輸送等領域套用廣泛。低比速離心泵具有流量小、揚程高的特點。但按傳統的設計方法，低比轉速離心泵存在效率偏低、揚程流量曲線易出現駝峰、小流量工況易產生不穩定、功率流量曲線隨流量增大上升急劇、在大流量區電機易過載等問題。 採用長短葉片是低比速離心泵的重要設計方法。但目前複合葉輪離心泵設計主要依經驗或勢流理論分析，實驗主要局限在水泵外特性。有關長短葉片相干結構、分流短葉片的設計準則、複合葉輪幾何參數與泵外特性的理論表達、短葉片幾何特徵對葉輪內部流動影響等問題研究很不充分。利用現代測試技術研究其內部湍流，是完善複合葉輪設計理論的有效途徑。 本課題研究將運用現代非接觸式瞬態流場雷射測速技術（三維粒子圖像速度儀3DPIV）開展低比速複合葉輪離心泵內部三維流場單因素、多因素正交實驗研究，探求旋轉葉輪葉槽內流體受哥氏力、曲率、離心力和在逆壓梯度作用下的壁面分離流擬序結構、湍流渦量場、速度場和壓力場分布，研究長短葉片幾何參數（進口截圓直徑、葉片安放角、葉片數、葉片偏置角等）不同組合對葉輪內流場的影響規律，建立內外特性參數與長短葉片翼型設計參數之間數學表達，提出複合葉輪離心泵最佳化設計方法。 通過數值模擬技術，發現在葉輪葉片入口處，壓力面的相對速度低於吸力面相對速度；在葉輪出口處，小流量與設計工況下，長葉片吸力面處有小範圍的脫流，大流量下，葉槽內其吸力面處亦有邊界層分離之趨勢。各葉輪內部的流場都具有非對稱性，說明蝸殼對葉輪內流場的影響是不容忽視的。系列長短葉片複合葉輪外特性正交試驗發現影響效率的主要因素為短葉片進口偏置角，而影響揚程的主要因素為短葉片進口直徑；揚程、效率最佳組合為短葉片進口直徑D’ 為0.4(D2－D1)+D1、進口偏置角θ1為10°和出口偏置角θ2為0°。PIV正交測試同樣直觀揭示了葉輪內流場的非對稱性和非均勻性特點。認為短葉片形狀、位置對葉輪內流場有顯著影響，當D’ = 0.5(D2－D1)+D1或D’ =0.4(D2－D1)+D1、θ1 = 10°、θ2 = 0°或θ2 =5°時，葉輪內流場流態較良好。外特性測試與PIV測試存在一定差異，但所揭示的規律基本一致。 本課題研究是構建複合葉輪離心泵設計理論的關鍵基礎研究，對改進高性能低比速長短葉片葉輪離心泵設計方法，具有重要的理論和套用價值。
