离心泵内定常流动分析

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欢迎访问e展厅 展厅 2 真空设备/泵展厅 水泵, 罗茨泵, 螺杆泵, 齿轮泵, 离心泵, ... 1、速度分布： 叶轮通过旋转将机械能传递给流体，使流体获得能量，逐渐增大泵内流体的压力和速度。流体在进口处流动比较均匀，进口流速比较低；叶轮内各流道的流动具有明显的不对称性，各流道的出口靠近叶片处得速度都很大，但是各流道流速变化趋势与理论分析一致，即从叶轮进口到叶轮出口流速逐渐增大。 蜗壳是将叶轮流出的高速流体汇集，使流体动能进一步转化为势能，是一个速度减小，压力增大的过程。蜗壳内的流动沿着流体流动方向，流速逐渐降低。 图10-3是叶轮相对速度矢量图。图10-3a、b、c是叶轮内三个不同回转面内流体相对速度的矢量分布图，可以看到三个回转面上各流道的相对速度分布均匀，但接近蜗壳出口处得两个流道中有涡流产生，而且方向与叶片旋转方向相反。图10-3d是叶轮x=0截面的相对速度矢量图，其相应位置也有涡流产生。由于是有限叶片，相对速度分布不均，必然有轴向涡流，加之蜗壳内的流体回流至这两个流道，使得涡流更加明显，产生了较大的流动损失。 蜗壳的功能就是收集从叶轮出来的高速液体，将高速液体的动能转化为压能。蜗壳出口处得流体处于一个均匀的缓慢的扩压过程，流动需要经过很长的一段区域才能趋于均匀。图10-4是蜗壳z=0截面的流速分布，由图可以看出：在螺旋线区域流速基本平稳；由于受到从叶轮出来的高速液体的影响，在每个叶片出口附近流速比较高，由于蜗壳的扩压作用，有趋于平稳；在蜗壳隔舌后的出口部分，流速不断降低。 2、蜗壳截面二次流分布： 图10-5是蜗壳8个截面位置示意图。图10-6a、b、c、d、e、f、g、h是蜗壳各截面的二次流分布，可以看到流体冲击到蜗壳壁面后往两侧流动，从而产生两个方向相反的漩涡，截面7和8最为明显，由此可推断出蜗壳的流体是沿两对相反的螺旋线前进的。 3、压力分布 图10-7是叶轮压力分布图。有图10-7a、c、e静压分布图可知，在叶轮内静压沿半径方向逐渐增大，水泵的机械能成功地转化为压力能（势能）。这一转换，部分是由于离心力所增加的压力能，另一部分是由于流道过流断面增大导致流体相对速度下降所转换的能量。静压最小值出现在叶轮的健康靠近叶片吸力面处，此处容易发生汽蚀。在蜗壳中静压随蜗壳的半径增大而增大，在蜗壳出口蜗舌附近静压分布不均匀，隔舌处冲击比较大，此处将产生较大的能量损失。 总压为静压与动压之和，反映的是流体在叶片作功时总机械能的转化情况。因此叶片流动中要克服流动阻力以输送流体（这是水泵的基本要求之一），叶片对流体点的作功不能全部转化为压力能。从图10-7b、d、f全压图中可以清楚地观察到流动非对称性的存在，总压是沿径向不断增加的，接近于蜗壳出口处得流道压力分布不均匀，结合图10-3能很好地说明涡流损失的存在。 由图10-7g、h可以清楚地看到右侧叶轮进口处有较大的低压区，区域1对应于图10-3d中的相应区域1，给出了涡流所处得位置。 图10-8a、b是叶片压力面压力分布图。可以看到，无论静压分布还是总压分布，都是非常均匀的。图10-8c、d是叶片吸力面压力分布图，可以观察到叶片吸力面静压分布均匀，但是总压分布不均匀，进口有低压区存在。(end)

文章内容仅供参考 (投稿) (3/22/2013)