轴流泵叶轮非线性环量数学模型建立与试验-农业机械学报.PDFVIP

２０１３年 １月 农 业 机 械 学 报 第 ４４卷第 １期 ｄｏｉ：１０．６０４１／ｊ．ｉｓｓｎ．１０００１２９８．２０１３．０１．０１２ 轴流泵叶轮非线性环量数学模型建立与试验 张德胜　施卫东　李通通　高雄发　关醒凡 （江苏大学流体机械工程技术研究中心，镇江２１２０１３） 摘要：以轴流泵叶轮出口速度梯度方程和轴面速度表达式为基础，建立了轴流泵叶轮非线性环量数学模型，并推导 了叶片出口流动方程式。采用微型五孔球形探针，对南水北调工程用轴流泵模型（ＴＪ０４ ＺＬ ０６）最优工况下叶轮 出口不同半径位置的环量和轴面速度分别进行了试验测量。试验结果表明，高效轴流泵叶轮出口环量呈现非线性 分布，在叶片中部较为平直，在轮毂侧环量降低至中部的０８倍左右，而轮缘侧增大至中部的 １２倍左右；同时叶轮 出口轴面速度分布呈现抛物线流型，叶片中部速度最大。基于建立的非线性环量数学模型对叶轮出口轴面速度分 布进行了计算，结果表明不同半径的轴面速度计算值与试验值误差均小于５％，验证了数学模型的可靠性。 关键词：轴流泵　非线性环量　数学模型　流动测量 中图分类号：ＴＨ３１１ 文献标识码：Ａ 文章编号：１０００１２９８（２０１３）０１００５８０４ ＥｓｔａｂｌｉｓｈｍｅｎｔａｎｄＥｘｐｅｒｉｍｅｎｔｏｎＮｏｎｌｉｎｅａｒＣｉｒｃｕｌａｔｉｏｎ ＭａｔｈｅｍａｔｉｃａｌＭｏｄｅｌｏｆＡｘｉａｌＦｌｏｗＰｕｍｐＩｍｐｅｌｌｅｒ ＺｈａｎｇＤｅｓｈｅｎｇ　ＳｈｉＷｅｉｄｏｎｇ　ＬｉＴｏｎｇｔｏｎｇ　ＧａｏＸｉｏｎｇｆａ　ＧｕａｎＸｉｎｇｆａｎ （ＲｅｓｅａｒｃｈＣｅｎｔｅｒｏｆＦｌｕｉｄＭａｃｈｉｎｅｒｙＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ＪｉａｎｇｓｕＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｚｈｅｎｊｉａｎｇ２１２０１３，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅｎｏｎｌｉｎｅａｒｃｉｒｃｕｌａｔｉｏｎｍａｔｈｅｍａｔｉｃａｌｍｏｄｅｌｏｆａｘｉａｌｆｌｏｗｐｕｍｐｉｍｐｅｌｌｅｒｗａｓｅｓｔａｂｌｉｓｈｅｄ ｂａｓｅｄｏｎｔｈｅｉｎｄｅｐｅｎｄｅｎｃｅａｓｓｕｍｐｔｉｏｎｏｆｔｈｅｃｙｌｉｎｄｒｉｃａｌｌａｙｅｒ，ｔｈｅｖｅｌｏｃｉｔｙｇｒａｄｉｅｎｔｅｑｕａｔｉｏｎａｎｄ ｍｅｒｉｄｉｏｎａｌｖｅｌｏｃｉｔｙｅｑｕａｔｉｏｎｉｎａｘｉａｌｆｌｏｗｉｍｐｅｌｌｅｒｏｕｔｌｅｔ．Ｍｉｎｉａｔｕｒｅｆｉｖｅｈｏｌｅｓｐｈｅｒｉｃａｌｐｒｏｂｅｗａｓｕｓｅｄｔｏ ｍｅａｓｕｒｅｃｉｒｃｕｌａｔｉｏｎａｎｄｍｅｒｉｄｉｏｎａｌｖｅｌｏｃｉｔｙｏｆＳｏｕｔｈｔｏＮｏｒｔｈＷａｔｅｒＤｉｖｅｒｓｉｏｎＰｒｏｊｅｃｔａｘｉａｌｆｌｏｗｐｕｍｐ ｍｏｄｅｌ（ＴＪ０４ ＺＬ ０６）ｉｎｔｈｅｂｌａｄｅｏｕｔｌｅｔａｔｔｈｅｏｐｔｉｍａｌｃｏｎｄｉｔｉｏｎ．Ｔｈｅｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｔｈａｔ ｔｈｅｎｏｎｌｉｎｅａｒｃｉｒｃｕｌａｔｉｏｎｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎａｐｐｅａｒｓｉｎｔｈｅａｘｉａｌｆｌｏｗｉｍｐｅｌｌｅｒｏｕｔｌｅｔ．Ｔｈｅｃｉｒｃｕｌａｔｉｏｎｃｕｒｖｅｉｓ ｒｅｌａｔｉｖｅｌｙｆｌａｔｉｎｔｈｅｃｅｎｔｒａｌｏｆｂｌａｄｅ，ｗｈｉｌｅｉｔｒｅｄｕｃｅｓｔｏａｂｏｕｔ０８ｔｉｍｅｓｎｅａｒｈｕｂａｎｄｉｎｃｒｅａｓｅｓｔｏａｂｏｕｔ １２ｔｉｍｅｓｎｅａｒｔｉｐ．Ｔｈｅｍｅｒｉｄｉｏｎａｌｖｅｌｏｃｉｔｙｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｓｈｏｗｓｐａｒａｂｏｌｉｃｆｌｏｗｐａｔｔｅｒｎａｎｄｔｈｅｍａｘｉｍｕｍ ｖｅｌｏｃｉｔｙａｐｐｅａｒｓｉｎｔｈｅｍｉｄｄｌｅｏｆｂｌａｄｅ．Ｔｈｅｍｅｒｉｄｉｏｎａｌｖｅｌｏｃｉｔｙｉｎｂｌａｄｅｏｕｔｌｅｔｗａｓｃａｌｃｕｌａｔｅｄｂａｓｅｄｏｎ ｎｏｎｌｉｎｅａｒｃｉｒｃｕｌａｔｉｏｎｍａｔｈｅｍａｔｉｃａｌｍｏｄｅｌ．Ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｔｈａｔｔｈｅｃａｌｃｕｌａｔｅｄｖａｌｕｅｓｓｈｏｗａｇｒｅｅｍｅｎｔ ｗｉｔｈｔｈｅｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌｒｅｓｕｌｔｓ，ａｎｄｔｈｅｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎｅｒｒｏｒｓｏｆｄｉｆｆｅｒｅｎｔｒａｄｉｕｓｐｏｉｎ