泡状入流条件下离心泵内部流动特性数值模拟

摘要

为研究泡状入流条件下离心泵的内部流动特性,通过数值模拟分析了入口体积含气率、液相流量、转速和初始气泡直径对流动的影响,获得了叶轮内中间截面处气相分布、液相相对速度以及离心泵扬程和效率的变化规律.研究结果表明:叶轮内气相主要分布在叶片背面及出口附近;随着入口体积含气率的增大,叶片背面及出口附近的气相体积分数也随之增大,同时液相在叶片背面和叶轮出口边的速度逐渐减小,从而偏离了正常轨迹,造成了流道内的流动紊乱,形成局部旋涡,使叶轮叶片对液相的能量传递受到影响,离心泵的扬程和效率下降;随着液相流量的增加,叶轮内部气相体积分数逐渐减小,离心泵的扬程一直下降,而效率呈现先上升后降低的趋势;随着转速的升高,气相逐渐向出口、叶轮流道中部及叶片顶尖移动,叶轮流道含气率降低,流道堵塞现象减弱,离心泵的扬程和效率都在上升;初始气泡直径也会对泵扬程和效率产生影响,同一工况下,气泡直径0.05mm时扬程最小,当含气率大于17.5％时,随着气泡直径的增大,叶轮局部含气率减小,效率升高.