基于叶片载荷分布的离心泵叶轮水力性能优化-哈尔滨工程大学学报.PDF

第３６卷第４期　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 哈　 尔　 滨　 工　 程　 大　 学　 学　 报　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 Ｖｏｌ．３６ №．４ ２０１５年４月　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｈａｒｂｉｎ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 Ａｐｒ．２０１５ 基于叶片载荷分布的离心泵叶轮水力性能优化 江伟，李国君，张新盛 （西安交通大学热流科学与工程教育部重点实验室，陕西 西安７１００４９） 摘　 要：载荷分布是三元反问题设计中的关键参数，为分析叶片载荷分布规律对离心泵叶轮水力性能和气蚀性能的影 响，采用软件ＣＦＸ对叶轮ａ、ｂ和ｃ ３种不同叶片载荷方式的离心泵叶轮内流场进行数值模拟。 由分析结果可知：不同叶 片载荷对离心泵叶轮外特性存在较大影响，外特性性能最好的是叶轮ｂ，但其吸力面进口处静压值最小，外特性性能其 次的为叶轮ａ，其吸力面进口处静压值最大，所以在兼顾离心泵叶轮效率与气蚀性能的条件下，优化出最佳载荷分布方 － 式为叶轮ａ，即外特性和气蚀性最好，在其最佳载荷的基础上对其载荷分布再次进行优化可知：叶轮ａ ３ 的载荷分布水 力性能和气蚀性能较好。 分析结果为离心泵叶轮三元反设计提供一定参考。 关键词：叶片载荷；叶轮；数值模拟；水力性能；气蚀性能；三元反设计 ｄｏｉ：１０．３９６９／ ｊ．ｉｓｓｎ．１００６⁃７０４３．２０１３１２０８５ 网络出版地址：ｈｔｔｐ：／ ／ ｗｗｗ．ｃｎｋｉ．ｎｅｔ／ ｋｃｍｓ／ ｄｅｔａｉｌ／ ２３．１３９０．ｕ１６２６．０１９．ｈｔｍｌ 中图分类号：ＴＨ３１１　 文献标志码：Ａ　 文章编号：１００６⁃７０４３（２０１５）０４⁃０５０５⁃０６ Ｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ ｈｙｄｒａｕｌｉｃ ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ ｏｆ ａ ｃｅｎｔｒｉｆｕｇａｌ ｐｕｍｐ ｉｍｐｅｌｌｅｒ ｂａｓｅｄ ｏｎ ｔｈｅ ｂｌａｄｅ ｌｏａｄ ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ ＪＩＡＮＧ Ｗｅｉ，ＬＩ Ｇｕｏｊｕｎ，ＺＨＡＮＧ Ｘｉｎｓｈｅｎｇ （Ｋｅｙ Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ ｏｆ Ｔｈｅｒｍａｌ Ｆｌｕｉｄ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ ｏｆ ＭＯＥ，Ｘｉ′ａｎＪｉａｏｔｏｎｇ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｘｉ′ａｎ７１００４９ ，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ ｌｏａｄ ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ ｏｆ ａｂｌａｄｅ ｉｓｔｈｅ ｋｅｙ ｐａｒａｍｅｔｅｒ ｏｆ ｔｈｅ３⁃Ｄｉｎｖｅｒｓｅ ｄｅｓｉｇｎ ｍｅｔｈｏｄ．Ｉｎ ｏｒｄｅｒ ｔｏ ａｎａｌｙｚｅ ｔｈｅ ｉｎｆｌｕｅｎｃｅ ｏｆ ｔｈｅｌｏａｄ ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ ｏｆ ｂｌａｄｅ ｏｎｔｈｅｈｙｄｒａｕｌｉｃ ａｎｄ ｃａｖｉｔａｔｉｏｎｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ ｏｆ ｔｈｅ ｉｍｐｅｌｌｅｒ ｏｆ ｃｅｎｔｒｉｆｕ⁃ ｇａｌｐｕｍｐ，ｔｈｅｓｏｆｔｗａｒｅＣＦＸｉｓｕｓｅｄｔｏｓｉｍｕｌａｔｅｉｎｔｅｒｎａｌｆｌｏｗｆｉｅｌｄｏｆｔｈｒｅｅｉｍｐｅｌｌｅｒｓｏｆ ｃｅｎｔｒｉｆｕｇａｌｐｕｍｐｗｉｔｈｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｂｌａｄｅ ｌｏａｄ ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｓ，ｉ．ｅ． ｉｍｐｅｌｌｅｒ ａ，ｉｍｐｅｌｌｅｒ ｂ ａｎｄ ｉｍｐｅｌｌｅｒ ｃ．Ａｎａｌｙｓｉｓｒｅｓｕｌｔｓ ｓｈｏｗｅｄ ｔｈａｔ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｂｌａｄｅ ｌｏａｄ ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｓｈａｖｅ ｇｒｅａｔ ｉｎｆｌｕｅｎｃｅ ｏｎ ｔｈｅ ｈｙｄｒａｕｌｉｃ ａｎｄ ｃａｖｉｔａｔｉｏｎ ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ ｏｆ ｔｈｅ ｃｅｎｔｒｉｆｕｇａｌ ｐｕｍｐ． Ｔｈｅ ｉｍｐｅｌｌｅｒ ｈａｓ ａ ｂｅｔｔｅｒ ｅｘｔｅｒｎａｌ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃ ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ ａｎｄ ｔｈｅ ｍａｘｉｍｕｍ ｓｔａｔｉｃ ｐｒｅｓｓｕｒｅ ａｔ ｔｈｅ ｉｎｌｅｔ ｏｆ ｔｈｅ ｓｕｃｔｉｏｎ ｆａｃｅ ｏｆ ｂｌａｄｅ．Ｔｈｅ ｉｍｐｅｌｌｅｒ ｂ ｈａｓｔｈｅｂｅｓｔ ｅｘｔｅｒｎａｌ ｃｈａｒａ