縫隙引流葉片提高離心泵空化性能的機理研究

《縫隙引流葉片提高離心泵空化性能的機理研究》是依託上海大學，由陳紅勛擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：縫隙引流葉片提高離心泵空化性能的機理研究
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：陳紅勛
• 依託單位：上海大學

中文摘要

帶有縫隙引流葉片的離心式葉輪是申請人基於流動控制的思想提出的一種新型離心泵葉輪。近年來的研究發現，此種結構的離心葉輪不僅能提高離心泵多工況點水力效率，而且能有效提高離心泵的抗空化性能。鑒於提高離心泵抗空化性能極其重要，申請人認為有必要對此現象進行深入的研究。 申請人擬採用理論分析、實驗研究和數值模擬相結合的方法開展縫隙引流葉片提高離心泵空化性能的機理研究。擬採用PIV和高速攝影的方法測試縫隙引流葉片式離心泵的內部空化流流場，利用壓力感測器和加速度感測器監測離心泵相關位置的壓力脈動和振動信息；在實驗數據驗證的基礎上，建立適合離心泵內部空化流動分析的湍流模型和空化模型；基於實驗和數值分析獲得的流場信息，研究縫隙引流葉片提高離心泵抗空化性能的內在機理，並通過參數數值最佳化的方法建立幾何參數與空化性能參數之間的關係，明確縫隙引流葉片的效果和適用範圍，為設計高抗空化性能離心泵提供有力的理論和實驗支撐。

結題摘要

縫隙引流葉片式離心泵是基於流動控制技術研發的一種新型離心泵，實驗和數值研究發現，這種離心泵在一定工況範圍內不但能夠提高離心泵的水力性能，而且可以有效提高離心泵的抗空化性能。項目組採用理論分析、實驗研究和數值模擬相結合的方法對縫隙引流葉片提高離心泵抗空化性能的機理進行了研究。 運用PIV和高速攝影技術，測量和記錄了不同工況下普通離心泵和縫隙引流葉片式離心泵內部的速度場和空化演化過程，並監測了離心泵關鍵位置的壓力脈動和振動信號。構建包含混合RANS/LES湍流模型和基於輸運方程的空化模型的數學模型。根據內流場實驗、數值模擬和外特性試驗的結果，經分析合理解釋了縫隙引流葉片改善離心泵空化性能的機理。針對5個不同比轉速的離心泵，進一步驗證縫隙引流葉片結構對離心泵提高抗空化性能的有效性。 研究還表明，縫隙引流葉片在一定的工況範圍還有利於抑制泵內的壓力脈動，進而能改善泵的振動特性。 本項目的研究成果為設計性能優越和運行穩定的離心泵產品提供了理論支撐，具有學術價值，亦具有廣闊的套用前景。