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1、·28·小涼柱采2009年第6期后置導(dǎo)葉對(duì)斜流泵性能的影響及分析王博琚冀春俊趙衡龐志梅郎肖4(1一大連理工大學(xué)能動(dòng)學(xué)院，l16023；2一華北水利水電學(xué)院電力學(xué)院，鄭州；3一沈陽鼓風(fēng)機(jī)集團(tuán)有限公司，110869；4一駐沈陽地區(qū)艦船配套軍代室，110869)摘要：應(yīng)用NUMECA軟件，對(duì)一斜流泵內(nèi)部流場(chǎng)進(jìn)行了數(shù)值模擬，得到了速度與旋渦分布。通過對(duì)流動(dòng)情況的分析，對(duì)出口導(dǎo)葉(后置導(dǎo)葉)進(jìn)行了修改，從而改善了流動(dòng)情況，并提高了整機(jī)的性能。關(guān)鍵詞：斜流泵后置導(dǎo)葉流場(chǎng)影響數(shù)值模擬輪、出口導(dǎo)葉、出口段。其中進(jìn)口導(dǎo)葉片5片
2、、葉1引言輪葉片6片、出口導(dǎo)葉(后置導(dǎo)葉)7片。主要計(jì)算參數(shù)為：工作流量Q=1393m3／h；進(jìn)15參數(shù)：斜流泵是一種性能優(yōu)良的大流量、低揚(yáng)程、比293K，P=-0．2MPa；工作轉(zhuǎn)速：n=3000r／rain。轉(zhuǎn)速較高的泵，它的高效區(qū)和穩(wěn)定工作范圍較寬，變工況性能良好，并有明顯的高效低噪(聲)的特3計(jì)算方法、網(wǎng)格及邊界條件點(diǎn)。后置導(dǎo)葉作為其主要元件，對(duì)整機(jī)的效率有重要的影響?！緇j3．1數(shù)值方法隨著計(jì)算流體力學(xué)的發(fā)展，數(shù)值模擬技術(shù)在風(fēng)機(jī)、水泵等許多工業(yè)領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用，并逐步完流場(chǎng)采用流體力學(xué)計(jì)算軟件Fin
3、e／Turbo計(jì)算得善。121本文通過對(duì)整臺(tái)模型的數(shù)值模擬，得到了該到。湍流模型選用“一方程”Spalart—Alhnaras模模型的內(nèi)部流動(dòng)情況。并根據(jù)數(shù)值模擬結(jié)果分析后型[31。采用有限體積中心格式，時(shí)間推進(jìn)解法。采置導(dǎo)葉影響泵水力性能的主要因素，對(duì)扭曲式后置用殘差光順方法，多重網(wǎng)格層數(shù)等于3，選擇CFL導(dǎo)葉葉形進(jìn)行修改，提高其性能。數(shù)為3。在最細(xì)網(wǎng)格上計(jì)算迭代3000步或殘差等于1O時(shí)，計(jì)算結(jié)束。2物理模型3．2計(jì)算網(wǎng)格本文研究對(duì)象為某斜流泵，其子午截面流道如在AutoGrid5中生成葉輪及進(jìn)口導(dǎo)葉、出
4、口導(dǎo)圖l所示，計(jì)算區(qū)域包括進(jìn)口段、進(jìn)口導(dǎo)葉、葉葉全通道網(wǎng)格，進(jìn)口段和出口段部分的網(wǎng)格在NUMECA軟件的通用結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格生成模塊IGG中1生成。在近壁面等流動(dòng)復(fù)雜區(qū)域，對(duì)網(wǎng)格進(jìn)行了加密以提高這些區(qū)域內(nèi)解的分辨率。采用轉(zhuǎn)子凍結(jié)法進(jìn)行轉(zhuǎn)靜子連接，整機(jī)計(jì)算網(wǎng)格總數(shù)150萬左右。3．3邊界條件工作介質(zhì)為水。邊界條件進(jìn)口給定總溫、總壓以及來流方向；出口給定質(zhì)量流量。壁面給定無滑圖1計(jì)算模型的子午流道設(shè)計(jì)圖移邊界條件；所有轉(zhuǎn)動(dòng)壁面給定轉(zhuǎn)速，其余壁面轉(zhuǎn)1．進(jìn)口段2．進(jìn)口導(dǎo)葉3．葉輪4．出口導(dǎo)葉5．出口段速為零。2009年第6
5、期小番旌采·29·一一．．一，_二圖3原方案子午截面通道速度分布圖圖2原方案子午截面通道速度分布圖出口導(dǎo)葉人口局部放大圖道后，由于慣性作用，不能完全的跟隨葉片流動(dòng)，4計(jì)算結(jié)果及分析于是在出口導(dǎo)葉下游形成一個(gè)由分離引起的旋渦。并且旋渦內(nèi)流動(dòng)很混亂，分離損失很嚴(yán)重。見圖6。4．1原方案4．2修改方案從圖2原方案子午截面通道速度分布圖可以看出，在葉輪出口與出口導(dǎo)葉進(jìn)口處存在一個(gè)明顯的鑒于原方案存在的不足，對(duì)其進(jìn)行了修改。分閘引川低速旋渦，這是由于通道的突然擴(kuò)張引起低速分離造成的。采用出口導(dǎo)葉進(jìn)口邊不與葉輪出口平行的
6、結(jié)構(gòu)形式，在葉輪出口與出口導(dǎo)葉進(jìn)口間隙處得到較好的流動(dòng)情況，但是從圖4中可見，在出口導(dǎo)葉的人口部分流動(dòng)存在一個(gè)比較大范圍的波動(dòng)，流體的流動(dòng)發(fā)生了一個(gè)小角度的轉(zhuǎn)向。從圖5原方案出口導(dǎo)葉內(nèi)速度分布圖，我們可以清晰地看到在出口內(nèi)流體的流動(dòng)情況。由于出口導(dǎo)葉引導(dǎo)氣流轉(zhuǎn)圖7各方案子午截面圖向，所以在轉(zhuǎn)彎處出現(xiàn)一個(gè)高速區(qū)。流體在通過彎圖6原方案出口導(dǎo)葉速度分布圖圖4原方毫出口局部放大圖度分布圖圖5原～方案出口一導(dǎo)葉速度分布圖尾跡放大圖圖8原方案出口導(dǎo)葉圖9修改方案(1)出口導(dǎo)葉圖10修改方案(2)出口導(dǎo)葉·30·小番柱木
7、2009年第6期#滯箍一、t?、．一，、一＼．．．、、．。L圖l1修改方案(1)子午截面通道速度分布圖圖12修改方案(1)子午截面通道速度分布圖人口局部放大圖f廣～～～、、lI_～、、、＼～一／圖l3修改方案(1)子午截面通道圖14修改方案(1)出口導(dǎo)葉圖15修改方案(1)出口導(dǎo)葉速度速度分布圖出口局部放大圖速度分布圖分布圖尾跡放大圖別為修改方案(1)、修改方案(2)。見圖7、圖8、向接近流體流動(dòng)方向。目的是改善出口導(dǎo)葉內(nèi)流體圖9、圖1O，可以清晰地辨別各方案的不同。流動(dòng)情況。原方案與改動(dòng)后出口導(dǎo)葉葉形的比較
8、見通過對(duì)原方案流動(dòng)情況的分析，對(duì)出口導(dǎo)葉做圖8、圖9和圖10。以下3方面改動(dòng)，目的通過改善出口導(dǎo)葉內(nèi)的流動(dòng)改動(dòng)后流動(dòng)情況見圖11。情況，提高整機(jī)效率。(1)修改出口導(dǎo)葉前緣，通過圖11修改方案(1)子午通道速度分布圖目的是減小導(dǎo)葉前端存在的旋渦和流動(dòng)轉(zhuǎn)向問題?？梢钥闯觯游缃孛媪鞯纼?nèi)流動(dòng)情況比原方案有所(2)修改出口導(dǎo)葉后緣，目的是減小尾部存在分離改善，從圖12修改方案(1)子午截面通道速度分和旋渦
