【摘要】：射流式离心泵凭借使用方便、运行可靠、可实现自吸以及二次启动无需注水的特点广泛应用于农业灌溉,目前部分区域的地下水位因河流改造、过度开采现象而呈下降趋势,优化射流式离心泵的自吸性能并保证稳定运行至关重要。本文以射流式离心泵UJM75-2为研究对象,增设出水挡板这一新型水力部件,以自吸试验研究为基础,逐步深入,辅以数值计算开展自吸过程中气液两相流体仿真模拟,旨在探讨增设出水挡板对射流式离心泵泵腔内部流动的影响规律,为优化泵腔流动及自吸性能提供结构改进建议。其主要研究内容如下:(1)在射流式离心泵的导流器背面增设出水挡板,出水挡板开设出水孔且导流器背面配有筋板,本文筛选六种射流式离心泵改进方案依次进行外特性和自吸性能试验,包括三种出水挡板与导流器结构匹配方案、三种出水孔与泵出口周向配合方案以及一种未增设出水挡板方案。对比试验数据发现:增设出水挡板致使外特性曲线整体下移,扬程折断点前移,新的过流部件增加泵腔内部水力损失,自吸性能曲线对比结果表明增设出水挡板存在最佳安放位置。出水挡板与导流器通过三个均布螺纹孔结构匹配,导流器背面非均布筋板与出水孔存在三种位置关系,三种结构匹配方案对泵扬程影响较小,导流器背面筋板对流体的扰动作用引起泵效率下降,自吸过程中出水孔下方筋板加速气液分离,提高泵腔气相过流能力,其中出水孔下方筋板最贴近导流器出口的方案二自吸性能最佳,自吸高度为6.6m,自吸时间为306s。出水孔与泵出口周向错开夹角为0?、45?、90?,其中0?方案对泵出口产生冲刷,最大流量减小,泵效率下降,调整夹角至90?,冲刷作用削弱,自吸高度可达8.5m,较0?夹角的结构匹配方案一提高2.3m,自吸时间缩短至204s。(2)采用商用流场分析软件CFX对UJM75-2型射流式离心泵进行单相数值模拟,分析发现:增设出水挡板后射流器内部静压最小值随运行工况增大而降低,扬程曲线折断点源于最低静压点诱发液相空化,扬程折断提前。射流器内部涡量值随运行工况增大而降低,泵内部流线随之趋于均匀。运用涡通量(BVF)流动分离判别准则分析叶轮内部流动,判定设计工况下进口口环、叶片工作面和背面均未出现流动分离,小流量工况下叶轮轮毂缘处发生流动分离。通过出水挡板前后泵腔内部轴向涡量显示0?夹角方案抑制无挡板方案的周向涡旋,但因轴向冲刷作用泵出口涡量增大,调整周向夹角至90?,泵出口涡量极值降低,液流冲刷得以缓解,泵腔的过流能力提高。(3)采取CFX软件提供的双欧拉多相流模型对自吸过程进行气液两相流数值模拟,结果表明:导流器背面筋板加速气液分离增大泵出口处气相体积分数,三种结构匹配方案中出水孔下方筋板贴近导流器出口方案二的泵腔上半部分为最大。三种周向配合方案中90?夹角的相同叶轮处截面含气率最小,气相平均流速最大,叶轮流道内堆积的气相优先进入泵腔,且未出现涡旋,泵出口气相过流能力最佳。未增设出水挡板方案泵腔内气相随液流做旋转运动,与叶轮同向的速度环量周向冲刷泵出口,0?夹角方案经出水孔喷射的高速高压流体轴向冲刷泵出口,阻碍卷吸气相排出泵体,90?夹角方案削弱周向和轴向两种冲刷作用,出口直管段气相分布均匀。通过泵内气相体积分数监测点的瞬态值对比发现同一时刻下90?夹角方案的泵出口数值最大,气相过流能力最佳与试验结果一致,增设出水挡板时需调整最佳安放位置,方能提高射流式离心泵的自吸性能。本次对射流式离心泵自吸性能的优化改型方案已应用于该公司产品。
【图文】：
江 苏 大 学 硕 士 学 位 论 文第二章 射流式离心泵水力设计方法述响射流式离心泵自吸性能的主要水力部件包括：离心式叶轮、射流器和泵腔流式离心泵的结构区别于传统的单一离心泵和射流泵，需将两者结合起来综对主要过流部件进行水力设计。流式离心泵的结构图 2.1 为射流式离心泵实物的剖视图，主要水力部件包括离心式叶轮、射流器体，其中射流器主要由喷嘴、喉管以及扩散管构成。
片数量对流道有重要的影响，，同时也对水力损失有一定影响，叶片数量的确2 j 2 j2 j6.5 sin2D DZD D j 2 ,D ——叶轮进、出口直径，m；j 2 , ——叶片进、出口安放角， 。流器水力设计流式离心泵中射流器部件的工作原理类似于射流泵的工作原理，主要由喷嘴管以及扩散管组成的流体机械部件，如图 2.2 所示。
【学位授予单位】：江苏大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：S277.92
【参考文献】
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本文编号：
2668791
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