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叶片出口角对流体流动和离心泵性能的影响
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  • 叶片出口角对流体流动和离心泵性能的影响I.引言
    近年来, 利用 CFD工具对离心泵的流场进行分析, 并对性能参数进行预测, 得到了广泛的应用。为了提高离心泵的性能, 人们不断地进行研究。在提高这些泵的性能方面仍有许多未知问题需要调查。一些关键工作是基于泵几何形状的变化, 特别是叶轮和扩散器。由于叶轮是为流体提供能量的运动部件, 其几何形状在离心泵性能中发挥着重要作用。叶轮几何形状的任何修改都会对叶轮入口或出口速度三角形产生影响, 这可能会导致显著的性能变化。本研究考察了不同叶片出口角度对离心泵性能的影响 [4]。特别是用实验验证这样的参数是相当困难和昂贵的。因此, 基于数学建模的数值模拟是首选的, 也是更有用的。对离心泵流量模拟进行了几项研究工作。M. G. PATEL 等人 [4] 研究了叶轮叶片出口角对离心泵性能的影响, 利用 MATLAB 编程对 GULICH 提出的模型进行了计算, 发现泵的效率和水头都随着时间的升高而提高。在叶片出口角度增加。W. G. LI [5] 通过在不同粘度条件下的试验, 研究了叶片出口角对标准工业离心油泵性能的影响, 发现对轴承、轴功率和效率的影响是相等的。M. H. SHOJAEE 等 [13] 研究了在处理粘性流体时, 各种叶片出口角度对离心泵工作条件的影响, 研究结果表明, 当出口角增大时, 离心泵的性能处理粘性流体得到改善。利用 CFD工具对刘厚林等人进行了研究, 研究了叶片数对离心泵特性的影响, 研究结果表明, 叶片数对叶片后面低压区的面积有重要影响。进气口和喷射式尾流结构叶轮。周等人 [16] 使用CFD 研究了通过离心泵叶轮的内部流动。结果表明, 与直叶片泵相关的预测结果优于直叶片泵, 表明双叶片泵的效率将大于直叶片泵。从这些研究中可以明显看出, 叶轮是为流体增加能量的活性部分;其几何形状在离心泵的性能中起着至关重要的作用。叶轮几何形状的任何变化都会对叶轮入口或出口速度三角形产生影响, 这可能会导致显著的性能变化。叶片出口角的变化对离心泵的性能有非常重要的影响。本文研究了三种不同出口叶片角度的叶轮设计, 在卷筒和其他几何参数保持不变的情况下, 研究了其对流场参数 (速度和压力) 和湍流强度的影响。, 以及离心泵的性能。为此, 利用 FLUEN cfd 码模拟了雷诺平均纳维尔-斯托克斯 (rans) 方程的三维解。采用标准 k-ε方程模型对稳定不可压缩流动进行湍流闭合。计算流体力学分析表明, 叶片出口角对离心泵头、输出功率和效率都有影响。
    II.PUMP GEOMETRY MODELING
    Figure 1 Centrifugal pump geometry modeled using GAMBIT(使用 GAMBIT 建模的离心泵几何形状)
    The centrifugal pump geometry development is carried out on GAMBIT software the various components of the pump are designed individually and all are assembled. The blade profiles are generated with help of coordinates that have been introduced, a single blade profile is made and then the blades are arranged by further rotating over an angle 360°/z , z is number of blades. For generating the volume of impeller inside the shroud volume, the blade volume must be subtracted from the shroud volume, a single rotational volume is obtained, it is limited by the impeller inlet surface, outlet surface, and hub and shroud surfaces, including the blade passage. [2]
    II.泵的几何模型
    离心泵的几何形状开发是在 GAMBIT 软件上进行的, 泵的各个部件都是单独设计的, 并且都是组装的。叶片轮廓是在引入的坐标的帮助下生成的, 一个单一的刀片轮廓被制成, 然后刀片通过在360°/z 角度上的进一步旋转来排列, z 是叶片的数量。为了产生叶轮在裹尸布体积内的体积, 必须从裹尸布体积中减去叶片体积, 获得一个旋转体积, 它受到叶轮入口表面、出口表面以及轮毂和护罩表面的限制, 包括叶片通道。[2]
    The pump dimensions are shown in the table 1. The volute is modeled by assembling a casing of symmetrical cross section beginning from 0° ending at 360° (when a tongue is located) and a conic pipe discharging in radial direction.
    泵的尺寸见表1。该卷通过装配一个对称截面的外壳, 从0°开始, 从360°开始, 以360°为终点 (当舌头位于时), 并在径向释放圆锥管。...
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