缝隙射流对离心泵空化性能的影响

摘要

针对离心泵叶轮前缘进口边附近易发生空化的问题,提出缝隙射流叶轮,并在此基础上提出一种缝隙射流脉冲泵,即在前泵腔与槽孔交界处的圆周方向对前泵腔进行局部填堵,通过叶轮出口进入前泵腔的泄漏流以一定的脉冲频率流入缝隙槽.以M86-100型离心泵为研究对象,对原型泵,缝隙射流泵进行定常空化数值模拟.数值计算结果表明:缝隙射流使叶轮进口流量增加,泵的扬程降低.缝隙射流泵在小流量工况下可以有效的抑制二次流,提高泵的效率.随着流量的降低,缝隙射流泵的空化性能逐渐优于原型泵,且在一定程度上,其空化性能随着缝隙槽的减小而增大.与原型泵相比,缝隙射流叶轮进口边附近以及叶轮叶片进口延伸段的压力显著提高.选取槽长4mm的缝隙射流泵,与2种不同脉冲频率的缝隙射流脉冲泵进行非定常空化数值模拟.结果表明:在额定流量工况下,相比于缝隙射流泵,缝隙射流脉冲泵进一步提高了叶轮最低压力点的压力,空化性能显著提高.其中,Ⅱ型缝隙射流脉冲泵的空化性能最优.