基于试验设计的余热排出泵空化性能优化

摘要

为改善余热排出泵的空化性能,基于计算流体力学软件Pumplinx采用正交试验法(OEM)研究了叶轮几何参数对泵空化性能的影响.选取叶轮进口直径D1,进口冲角Δβ,叶片包角φ设计正交实验L9(3*3),采用恒定的气体质量分数模型与二阶迎风格式模拟三维稳态时泵的空化性能.采用极差分析方法分析各参数对空化性能的影响,得出最优参数组合.研究结果表明,叶轮进口直径D1对汽蚀性能的影响最大.最终优化得到的叶轮优化了其空化性能,满足设计要求同时内部流场分布更均匀.当泵的进口压力下降至32.5Kpa时原始叶轮已经发生断裂空化,但是此时优化叶轮的蒸汽体积分数比原始叶轮小很多,对比分析两个叶轮的总体积分数看出优化效果更明显.模拟结果表明优化叶轮的NPSHR从2.95m下降到2.32m,同时效率相对于原始叶轮效率提高了0.6个百分点,该研究为优化离心泵的空化性能提供了一定的设计参考.