离心泵叶轮的优化设计准则

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摘要:实验结果表明,在叶轮叶片的背面和工作面都存在附面层。其中以背面的附面层具有学厚和分离的特性。又由于叶轮的旋转,在叶轮出口一段区域内呈现“射流——尾迹"结构,纣面层的分离发生在叶片的背面与叶轮前盖板相邻的一段区域内——尾迹区,

实验结果表明,在叶轮叶片的背面和工作面都存在附面层。其中以背面的附面层具有学厚和分离的特性。又由于叶轮的旋转,在叶轮出口一段区域内呈现“射流——尾迹”结构,纣面层的分离发生在叶片的背面与叶轮前盖板相邻的一段区域内——尾迹区,叶轮内的水力员失主要体现在尾迹区与剪切层内。因此,设法控制叶轮背面与叶轮前盖板之间壁面附面层向发展与过早分离,是离心泵叶轮优化设计的重要因素之一。

叶轮水力模型的优化设计,归根到底是寻求与其工况相关的佳流速场的问题。在比较了三种典型的流速场的叶轮水力性能试验结果后,认为方案c属于较为理想的速-度分布。由于时轮流速分布与叶轮流道问的关系相当复杂,至今还难以通过反问题——措给定佳流动速度压力分布规律反过来求叶轮几何参数——来确定水力模型。况且实际上离心泵叶轮三元计算速度流场随泵型、比转速及工况要求变化较多,一般并不像图2—94给出的速度场那样规范,直接通过速度分布来鉴别叶轮水力性能的优劣尚有一定困难,因此本文将速度场方案c中具有决定性作用的因素作为三元叶轮优化设计的基本准则:
(1)叶轮内流场分布应满足:叶片负荷△缈在叶片入口时较小,沿流向单调匀缓增加,在接近叶轮出处达到大。
(2)叶轮前盖板与叶片背面相邻壁面的附面层动量厚度02尽可能小。
(3)为避免叶轮过早出现脱流现象,尽量使叶片背面上的流动满足约束条件,但n,取值尚未明确,可考虑改型设计时选取较高的r值,比原型在叶轮出口附近的t值高。

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