【《离心泵内部流场计算结果分析和性能分析案例》3300字】

离心泵内部流场计算结果分析和性能分析案例目录TOC\o"1-3"\h\u23134离心泵内部流场计算结果分析和性能分析案例 1200721.1离心泵外特性分析 1122661.1.1结果验证 1271821.1.2不同尾缘结构离心泵外特性对比 261341.2泵内静压场分析 3199891.3泵内速度场分析 8117181.4泵内速度矢量和流线分析 121.1离心泵外特性分析1.1.1结果验证通过公式计算得到原模型泵在不同流量工况下的扬程和水力效率的参数，整理数据做出曲线图进行结果验证，如图1.1和图1.2所示。图1.1实验数据和计算数据的扬程-流量曲线图1.2实验数据和计算数据的效率-流量曲线经过验证，由上表和上图可知，泵扬程的实验数据与计算数据相差范围不到5，泵效率的实验数据与计算数据相差范围不到5%，验证了该模型的数据结果，可以用于本文的研究。1.1.2不同尾缘结构离心泵外特性对比通过以上公式计算得到三种模型泵在不同流量工况下的扬程和效率等外特性参数，整理数据做出三种模型在不同工况下的流量-扬程曲线和流量-效率曲线。如图1.3所示，三种模型随着流量的增加，其效率在逐渐增加；在小流量工作的情况下，与原模型相比其它俩模型的效率低于原模型；在大流量工作的情况下，模型3要高于原模型，模型2低于原模型，所以在大流量工作的情况下模型3比原模型会提高离心泵的效率；在大流量和小流量情况下，模型2相比原模型会降低离心泵效率。图1.3不同工况下三种模型泵的流量-效率曲线如图1.4所示，泵在小流量工作情况下，模型2和模型3的泵扬程要低于模型1的泵扬程，降低的范围为1-3m，说明模型2和模型3的泵扬程都比原模型低；而泵在大流量工作情况下，模型3的泵扬程要高于其它模型泵的扬程，所以泵在流量大于0.8Q工况下运行时，模型3相比原模型的扬程会有所提高；在大流量和小流量的情况下，模型2泵的扬程都要低于原模型图1.4不同工况下三种模型泵的流量-扬程曲线1.2泵内静压场分析图1.5-1.10为三种修削模型在六种不同流量工况下的中间截面静压分布云图，为了方便叙述，下文为统一的标尺，并把原模型泵记做模型1，修削叶片出口压力面记作模型2，修削叶片出口吸力面记做模型3。图1.5和图1.6给出了离心泵在0.2Q和0.4Q工况下运行时，三种模型下离心泵内部静压分布图。从中可以发现：叶轮内部流场静压力变化，均是从叶轮叶片中心向尾缘呈现处增大趋势，在外部达到最大时，出口管的静压力均保持了较高数值。但是在图1.6中模型2出口管静压力相比其它模型压力值较低，说明该模型在工况0.4Q情况下可以减少能量损失，利于离心泵的使用。（a）模型1（b）模型2（c）模型3图1.50.2Q工况下泵中截面静压图（a）模型1（b）模型2（c）模型3图1.60.4Q工况下泵中截面静压图图1.7和图1.8给出了离心泵在0.6Q和0.8Q工况下运行时，三种模型下离心泵内部静压分布图。从中可以发现：叶轮内部流场静压力的总体变化，与图1.5和图1.6压力分部相似，只有叶片尾缘处和隔舌处的静压力分布不相同。图1.8中模型1和模型3俩种模型下在离心泵隔舌处静压分布出现了明显的不均匀、不对称现象。相比而言，图1.8中模型2隔舌处的静压分布相比其它俩模型更为均匀。（a）模型1（b）模型2（c）模型3图1.70.6Q工况下泵中截面静压图（a）模型1（b）模型2（c）模型3图1.80.8Q工况下泵中截面静压图图1.9给出了离心泵的三种模型在1.0Q工况下运行时的内部静压力图。从图中看出，叶轮内部流场流体静压力总体跟前面工况下压力分布相似。模型1与模型2出口管静压分布较为均匀，未出现静压突变的情况，但模型3的出口管静压分布存在静压突变的情况。（a）模型1（b）模型2（c）模型3图1.91.0Q工况下泵中截面静压图图1.10给出了离心泵在1.2Q工况下运行时，三种模型下的离心泵内部静压分布。从图中可以看出：叶轮内部流场流体静压力总体跟前面工况下压力分布相似。模型2出口管的静压分布明显比其它俩模型更为均匀，同时静压力也比低于其它俩模型。（a）模型1（b）模型2（c）模型3图1.101.2Q工况下泵中截面静压图综合上述，说明在随着流量的增加，三种模型泵的流体静压最大值随着流量增加而减小，而模型1和模型3随着流量的增加出口管中静压分布会发生突变，这说明这三种泵模型不适合在大流量下工作。在不同流量工作下，三种模型隔舌出的静压分布也不相同。1.3泵内速度场分析图1.11-1.16为三种模型在六种不同流量工况下的中间截面流体速度分布云图，直观地显示流道内部液体流动速度的情况。从图1.11可以看出，三种模型的离心泵在0.2Q工况下工作时中间截面流体速度总体分布相似，但在出口管中模型3出现了很小的突变，隔舌处的突变和叶轮内部流道的突变都比其它俩个模型更为明显。（a）模型1（b）模型2（c）模型3图1.110.2Q工况下泵中截面速度云图从图1.12可以看出，三种模型的离心泵在0.4Q工况下工作时中间截面流体速度总体分布相似，但模型2出口管的流体速度突变相比其它俩个模型都要少，还有的叶轮内部流道速度分布相比其它俩个模型更均匀，模型3隔舌处的突变比其它俩个模型更为明显。（a）模型1（b）模型2（c）模型3图1.120.4Q工况下泵中截面速度云图从图1.13可以看出，三种模型的离心泵在0.6Q工况下工作时中间截面流体速度总体分布相似，但模型1的出口管的流体速度分布比其它俩个模型更加均匀，模型3隔舌处的突变比其它俩个模型更为明显。（a）模型1（b）模型2（c）模型3图1.130.6Q工况下泵中截面速度云图从图1.14可以看出，三种模型的离心泵在0.8Q工况下工作时中间截面流体速度总体分布相似，但叶轮内部的4个流道的速度都有着不同的突变，出口管的流体速度分布也发生了多处的突变，模型2隔舌处的流体速度突变要比其它俩个模型的明显。（a）模型1（b）模型2（c）模型3图1.140.8Q工况下泵中截面速度云图图1.15给出了离心泵在1.0Q工况下工作时的流体速度分布云图，从图上看出三个工况下三种模型总体分布相似，模型3的出口管中流体速度分布的突变面积明显比其它俩个模型要少，隔舌处的流体速度突变相比其它俩个模型要大。（a）模型1（b）模型2（c）模型3图1.151.0Q工况下泵中截面速度云图图1.16给出了离心泵在1.2Q工况下运行时，三种模型下的离心泵内部流体速度分布云图。从图上看出三个工况下三种模型总体分布相似，但模型3隔舌处的流体速度分布相比其它俩个模型突变没有那么明显，还有叶轮内部的流道相对于其它俩个模型的流体速度分布更加均匀。（a）模型1（b）模型2（c）模型3图1.161.2Q工况下泵中截面速度云图综上分析，随着流量的增加，三个模型中出口管的流体速度逐渐增加，同时也发生了不同的突变，隔舌处的流体速度分布突变逐渐减小，说明三种模型不适合在大流量下工作。在相同流量下，三个模型中模型3在隔舌处的流体速度突变明显高于其它俩个模型，说明模型3的改变会造成隔舌处的流体速度突变，会对泵性能造成不利的影响。1.4泵内速度矢量和流线分析下文图1.17-1.19展示的是三种不同流量工作下，三种模型中间截面速度矢量图与流线图，速度矢量图可以看出流体的局部流动方向和速度大小，而流线图可以看出流体的总体流向。由图1.17可以看出：对于速度矢量来说，模型2和模型3的叶轮流道的速度相比模型1的更小。对于流线图来说，三种模型中叶轮流道和蜗壳出口段都出现漩涡和回流现象，但模型3叶轮流道和蜗壳出口段中的漩涡明显比其它俩个模型少。（a）模型1（b）模型2（c）模型3（d）模型（e）模型2（f）模型3图1.170.8Q工况下泵中截面速度矢量图和截面速度流线图由图1.18可以看出：对于速度矢量来说，模型2和模型3的叶轮流道的速度相比模型1的更小。对于流线图来说，模型3叶轮流道和蜗壳出口段中的漩涡明显比其它俩个模型少。（a）模型1（b）模型2（c）模型3（d）模型1（e）模型2（f）模型3图1.181.0Q工况下泵中截面速度矢量图和截面速度流线图由图1.19可以看出：对于速度矢量来说，模型3在三种流量情况下隔舌处的突变比其它俩个模型更明显，模型2和模型3的叶轮流道的速度相比模型1的更小。对于流线图来说，模型3叶轮流道和蜗壳出口段中的漩涡明显比其它俩个模型少。（a）模型1（b）模型2（c）模型3（d）模型1（e）模型