低比转速离心泵研究现状与发展前景

介绍了低比转速离心泵水力设计和结构设计研究现状，分析了低比转速离心泵水力性能方面存在的效率较低、扬程曲线易出现驼峰和轴功率易过载等问题产生的原因及解决办法，对各水力设计方法进行了评述。讨论了低比转速泵发展中有待解决的问题，并对发展趋势作了前瞻，为低比转速离心泵的研究与设计提供参考。     

大出口角叶轮离心泵输送粘油性能计算

采用FLUENT计算了44°大出口角叶轮离心泵输送水和粘油的水力性能,通过研究叶轮理论扬程、滑移系数、水力损失系数等重要参数,重点研究了液体粘度对泵水力性能的影响,并将计算的泵扬程和效率与试验数据进行了对比.分析了＂扬程突升＂现象和叶轮理论扬程曲线出现驼峰的原因.结果表明,计算的泵扬程和效率与试验值仅能部分吻合.虽然能够预测出＂扬程突升＂现象,但是不能象试验那样在较宽粘度范围内得到维持.小流量工况的蜗壳与叶轮的强烈作用是叶轮理论扬程出现驼峰的原因.增加叶片出口角会使各个工况下的蜗壳和小流量下叶轮水力损失加大,但大流量下叶轮水力损失下降.     

高效无过载低比速离心泵研究成功

低比速离心泵在大流量、低扬程工况运行时常因过载而烧坏原动机。这是因为,离心泵轴功率随流量增加而不断上升,没有极值(如图1所示),低比速泵轴功率曲线随流量增加上升更快。目前,这一难题已成功地得     

从离心泵设计中考虑可靠性

本文针对离心泵,特别是低比速离心泵轴功率曲线随流量增加上升很快的问题,进行了研究和讨论,指出了其可能的研究途径。研究结果表明,低比速泵在大流量工况区运行时不会产生过载,更不会因过载而烧坏原动机,从而提高了泵运行的可靠性。     

矿用高速抢险泵推力盘作辅助叶轮的试验

为了获得矿用高速抢险泵中推力盘作辅助叶轮的水力特性,搭建了多功能推力盘实验台,通过试验方法研究了推力盘作辅助叶轮不同转速、温度、出口情况下的水力性能和抗汽蚀性能.试验结果表明:区别于传统离心泵,转速变化定律对推力盘作辅助叶轮产生的扬程不适用,转速越高,扬程系数取值越小.推力盘作辅助叶轮的流量范围与自身结构特性相关,与转速没有明显关系.6种转速下,随着流量增大,扬程不断降低,最大和最小扬程分别为19.64 m和2.62 m;机组效率曲线先增大再降低,最高机组效率为6.5%;功率曲线则缓慢降低.随着转速提高,推力盘作辅助叶轮流量覆盖范围有轻微增大;相同流量点下,扬程和功率数值都有提高.抗汽蚀性能方面,不同转速下,温度对推力盘作辅助叶轮汽蚀性能影响不同;不同流量下,小流量工况下推力盘作辅助叶轮抗汽蚀性能优于大流量工况.     

低比速泵水力设计原则及优化思想

分析了低比速泵高效率，无驼峰，无过载和饱和轴功率性能之间的相互关系，指出了加大流量法，无过载法，短叶片偏置法和面积比法的技术实质及水力设计原则，提出了若干低比速泵的优化设计思想。     

背开式双“S”形叶轮碱泵的设计与试验

针对碱泵强腐蚀的工作环境和效率较低的问题,提出了背开式双＂S＂形方形前盖板叶轮碱泵的设计方法.采用加大流量系数法,分析了叶轮各几何参数对泵的通过性能和效率的影响,得出双＂S＂形叶轮有利于高粘性、易结晶或含少量颗粒的介质通过的结论;采用HS-1镍基合金材料,研究其金相组织为奥氏体,保证了碱泵的耐蚀性能,降低了泵的造价;根据工艺要求,采用单级悬臂结构,提高系统的稳定性.试验结果表明,双＂S＂形叶轮碱泵扬程-流量曲线平稳,无驼峰,实际扬程52.3 m,流量为4 m3/h,效率为16.18%,满足设计要求,实现了碱泵的国产化,为小流量超低比转速泵用于输送高温、强腐蚀、粘性介质泵的设计提供了设计参考.     

无过载排污泵水力设计方法

针对低比速排污泵轴功率曲线随流量增大而增大这一特点，从理论上推导了排污泵产生无过载轴功率的条件，分析了主要几何参数对扬程曲线斜率的影响，给出了无过载排污泵水力设计中主要几何参数的选择原则和范围，同时通过设计实例，阐述了无过载排污泵的设计方法。     

离心泵叶轮出口盖板形状对水力性能的影响

利用CFD数值模拟和试验两种方法,以Y80—100低比转速离心泵为研究对象,分析了离心泵叶轮出口盖板形状与水力性能的关系,对传统的圆弧形盖板和新型的直边型盖板进行了研究.从理论上分析了直边型盖板对离心泵性能曲线的影响.利用有限体积法对雷诺时均Navier-Stokes方程进行离散,选用RNGk-ε湍流模型,压力和速度耦合采用SIMPLE算法,对两种水力模型在7种不同工况下分别进行数值计算,由数值计算结果重点分析了小流量工况下两种模型内部流场的动压、静压分布情况,并绘制性能曲线,预测曲线与试验曲线基本一致.研究表明：新型的直边型盖板具有消除性能曲线驼峰,提高泵的流量、扬程的特点.研究成果有较好的实际工程应用价值.     

离心泵非定常流动计算及性能预测

采用以SSTk-ω模型封闭的雷诺平均方程和滑移网格技术计算了离心泵内的非定常流场.基于非定常流动计算结果,考虑容积损失、圆盘摩擦损失和机械损失,对离心泵的性能进行了预测,并与实测性能曲线进行了比较.结果表明,在给定进口速度的条件下,由于叶轮与蜗壳隔舌的相对位置不同,泵的扬程和轴功率有比较大的脉动,且其脉动幅值随流量的增大而增大.定常流动计算和非定常流动计算所预测的性能曲线在大流量与设计工况时相差不大,在小流量时有明显的差别.与试验曲线相比,预测的扬程曲线偏低,轴功率曲线也偏低,效率曲线比较接近.由于在设计工况时定常计算和非定常计算差别不明显,在设计过程中采用定常计算是可行的.     

无过载潜水排污泵的设计与试验

分析限无过载潜水排污泵的运行特点，在对现有双流道式叶轮水力模型进行归纳总结的基础上，提出了无过载潜水排污泵的水力设计方法，设计实例表明该方法安全可行，额定工况点泵的效率比标准规定值高13.04%，最大轴功率小于额定功率，可以在全扬程范围内安全运行。     

IS型离心泵驼峰消除措施试验研究

为了消除某一单级单吸离心泵扬程曲线存在驼峰的现象,改善性能曲线稳定性,采取3种处理措施,分别为同时减小叶轮进口直径和叶轮出口宽度、在吸入段内增加2块对称布置的隔板、在吸入段内增加1块隔板.通过3次性能试验测试对比分析了3种措施的可行性和有效性.试验结果表明:同时减小叶轮进口直径和叶轮出口宽度,扬程曲线形状几乎无变化,驼峰依然存在,扬程整体有一定的损失和减小,对改善驼峰无明显正面作用;在吸入段内增加2块对称布置的或者1块隔板后,扬程曲线的驼峰几乎完全消失,且扬程值和效率值损失微小,消除驼峰有较明显的效果.为进一步验证吸入段内增加隔板对消除驼峰的作用,在另一扬程曲线有驼峰的单级单吸离心泵上进行试验验证,表明增加隔板后,驼峰完全消除,泵性能仅有轻微的损失,验证了此处理措施的有效性.     

汽车冷却水泵优化设计及试验研究

针对比转数为59的汽车冷却水泵,选择对性能影响较大的叶轮的6个水力参数β2,b2,D2,Z,D0,φ,并添加了1个附加的辅助因素e.根据叶轮原有参数值,设计2组不同的参数值,得到因素的2个水平.由此,设计了L8(2⁷)七因素两水平的正交表,即8个叶轮设计方案.通过Ansys-CFX12.1软件分别对8个方案水泵的全流场进行定常数值模拟,以设计工况点的扬程和效率以及最高效率点的流量、扬程和效率为性能指标,通过极差分析以及内部流场对比分析,优化叶轮参数.将优化后的叶轮和原始叶轮分别进行数值模拟和外特性试验,分别比较得到的结果后得出,优化叶轮提高了水泵在额定点的效率,并且增大了高效区范围,同时也使扬程曲线更平缓.结果表明了正交法的可行性,说明了正交表结合CFD技术进行水泵设计,不仅可有效改善水泵产品的水力性能,并且能很大程度地缩短研究时间,从而提高工作的效率.     

无过载排污泵正交试验研究

用正交试验法研究了各几何参数对无过载排污泵性能的影响,探索了各几何参数对效率、最大轴功率值及其位置的影响规律,并通过方差分析找到了影响这些性能的主要因素和次要因素,验证了无过载排污泵最大轴功率值及其位置公式的正确性,根据试验结果对模型泵提出了进一步设计方案,本试验结果对无过载排污泵水力设计有一定的参考价值。     

离心泵性能曲线产生驼峰的机理及消除措施

通过对离心泵实际性能曲线形成的分析,总结归纳了性能曲线产生驼峰的机理,提出离心泵理论性能曲线的斜率绝对值对性能曲线的稳定性有着重要的影响。在产品设计和产品试验阶段为了避免性能曲线产生驼峰,推荐应采取的相关设计方法和补救措施。同时又提出为了消除驼峰,在设计和改进过程中应注意的几个重要问题。     

离心式消防泵性能影响因素及内流场分析

采用SIMPLEC算法及标准k-ε湍流模型,把消防泵叶轮和泵体作为一个整体,在全扬程范围内对10种不同设计方案下的扬程、功率和效率进行了数值计算.结合外特性预测结果、内部静压、流线和湍动能分布,讨论了低比转速消防泵性能影响因素,得出以下结论：叶片出口角和叶片数对扬程和驼峰的影响较明显,增加分流叶片后,扬程提高明显;增加合理布置的分流叶片可以提高泵的扬程和效率,改善叶轮内部流动和湍动能分布;泵体的喉部面积对性能影响非常敏感,其可以有效控制高效区范围和最高效率.     

特低扬程大流量贯流泵站水泵选型

针对特低扬程大流量水泵的选型问题,以某设计净扬程仅0.32 m的贯流泵站为例,进行水泵性能预测.利用现有水力模型的泵段特性曲线及装置特性曲线进行相似换算,并对计算结果进行比较.通过进一步的数学推演,提出了采用水泵泵段特性参数推算泵装置效率指标的方法,并结合数值模拟及装置模型试验进行验证.结果表明,对于运行净扬程 1 m...     

多参数优化设计对喷水推进组合体水力性能的影响

通过调整轴支架的叶片数、轴支架叶片出口安放角、轴支架与叶轮间距、叶顶间隙等参数对喷水推进组合体的性能进行优化设计,利用CFD对某型喷水推进组合体的流场进行数值模拟,分析不同几何结构参数对喷水推进泵性能的影响。结果表明:随着轴支架叶片数的增大,扬程、效率、功率曲线整体都呈下降趋势;当轴支架叶片数与叶轮相等时,扬程与功率曲线骤降;当轴支架叶片出口安放角为(-25°, 25°)时,随着出口安放角增大,扬程曲线与效率曲线呈线性上升的趋势;随着喇叭管外径长度增大,入口面积变化减小,扬程与效率曲线逐渐下降后趋于平缓,随后又略有上升,功率的变化整体上呈下降趋势;随着轴支架与叶轮间距的增大,扬程曲线逐渐上升后趋于平缓,功率变化规律和扬程变化规律一致,效率曲线先上升后下降;随着叶顶间隙增大,叶轮做功效率下降,扬程、效率及功率曲线都呈下降趋势。该研究结果可提高喷水推进组合体的水动力性能,对促进喷水推进技术的发展具有较大的应用价值,为喷水推进组合体的优化设计提供了一定依据。