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研究水泵失稳的控制及实验

发布日期:2018-12-21 作者: 点击:

进口回流机理


国内外许多学者对叶轮进口回流机理进行了研究。Stepanoff是研究贵州水泵叶轮进口回流机理的早期学者之一。他认为液体流动是由能量梯度维持的。当流量减小到接近零时,由于液体惯性力的作用,叶轮可以提高叶轮入口周围的周向速度,从而增加管壁附近的能量,这就需要维持液体沿流线的流动。该梯度不存在,因此叶轮入口附近的液体流动是反向的。弗雷泽认为,对于给定的叶轮直径和流量,离心头是不变的,而动态头是流量的函数。在头流曲线的某些点上,一旦动态头超过离心头,这些点上的压力梯度就会反转,从而导致反向流动方向,即回流现象。文献3从理论和实验两方面分析了低比转速离心泵叶轮进口回流的机理。认为叶轮进口回流的主要原因是转速分量,指出回流是小流量不稳定的主要原因。


为了保证诱导轮头部能够满足离心轮进口的能量需求,诱导轮的叶片进口角大于液体流动角,诱导轮的叶片进口角大于液体流动角,从而获得较好的离心轮空化性能。此外,为了获得更高的效率,诱导轮的叶片进口角大于液体流动角。超低比转速、高速诱导轮贵阳水泵的设计一般采用增大流量的设计,使运行工况下的实际液流角小于设计工况下的实际液流角,使诱导轮与离心轮前缘的周向不均匀。相干速度分量,导致绕流线产生涡流。因此,诱导轮和离心轮的进口再循环实际上是由旋转叶片边缘处液体流动的不均匀的周向速度分布引起的,其中包括垂直于轴线的涡和流线周围的涡。


离心叶轮流道中的二次流动与分层效应


现有的流场分析和流量测量研究表明,离心叶轮通道内的流动基本上由相对低速的尾流区和近似无粘性的射流区组成。尾流区靠近叶轮前盖和非工作表面。尾流区越宽,射流和尾流之间的剪切层越薄,它们之间的速度梯度越大,意味着射流和尾流结构。叶轮越强,叶轮中的损失就越大。尾流的形成和发展是边界层发展、二次流、流动分离和层结相互作用的结果。

水泵

流线方向的二次流涡有三个来源:


1)弯曲叶片,使流动从入口的攻角向轴线方向变化,并将前后盖板边界层中的低I流体微团簇驱动到非工作面。由于工作面边界层中的低I流体微团簇不稳定,它们也被驱动到非工作面。


2)轴向和径向弯曲,由于前后盖轮廓在子午面上的曲率,工作面、非工作面和后盖表面边界层中的低I流体微团簇被转移到前盖表面。


3)旋转,随着从轴向到径向的流动,旋转对二次流涡的贡献不断增大。科里奥利力产生的二次流将低I流体从前盖表面和后盖表面以及不稳定的工作表面传递到非工作表面。


由于分层效应,高能流体微团簇聚集在工作面和后盖两侧,加速了流入速度,减缓了边界层的生长,从而降低了分离倾向。非工作面及前盖存在低能流体微团聚,降低了流速,增加了边界层的生长,促进了边界层分离的趋势。


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