斜流泵正斜率性能曲线机理及抑制研究

摘要

近年来淡水资源的紧缺,建立了越来越多的海水淡化系统,斜流泵因其本身特点在此系统中得到了广泛的应用。但是斜流泵在小流量运行时其性能曲线会出现正斜率,在正斜率段运行,泵的振动、噪声都会增加,严重者可能导致系统的共振。目前斜流泵正斜率性能曲线得到了广泛的关注,本文对正斜率性能曲线进行了研究,研究工作如下:
　　 (1)对研究用泵的正斜率性能曲线的原因进行了分析,叶轮出口有效直径的降低和叶轮进口预旋的出现从而使扬程下降;随着流量的继续下降斜流泵叶轮内部流态转变为离心式及有效外径的增大从而引起扬程上升,扬程骤降和随后的小幅上升共同组成了正斜率性能曲线。
　　 (2)研究斜流泵正斜率性能曲线产生原因过程中分析了轮缘泄漏,叶片工作面和背面压力差造成轮缘泄漏,在泄漏液流的影响下,轮缘间隙会产生泄漏涡。间隙的泄漏在叶轮出口与叶轮液流相互作用,在叶轮出口靠近轮缘处形成旋涡,由于旋涡的阻塞作用导致叶轮有效外径的降低。
　　 (3)对轮缘间隙为0和无导叶时的斜流泵模型进行了数值分析,将其结果与模型完整时的结果进行了对比,验证了本文结论的正确性。
　　 (4)对导叶的研究发现,小流量下导叶进口靠近轮毂处会发生旋转失速,失速区的产生导致一部分液流回流到叶轮,在叶轮出口轮毂出现旋涡,由于旋涡的阻塞作用使斜流泵叶轮的流态发生了变化。
　　 (5)对导叶区发生的旋转失速进行了研究,在小流量下导叶流道内靠近导叶叶片凸面存在着回流,同时由于导叶叶片凸面和凹面的压力差导致了在导叶进口出现了由导叶叶片凸面向凹面的回流,在两者的共同作用下在导叶进口靠近轮毂处出现了失速区。失速区沿圆周方向传播,其方向与叶轮旋转方向相反,传播速度约为叶轮转速的20%。
　　 (6)对斜流泵正斜率性能曲线的抑制提出了三种方法,并对斜流泵正斜率性能曲线的抑制进行了探讨。前两种方法未能有效的抑制正斜率性能曲线,在泵体上设置适当的凹槽可以较好的抑制模型泵的正斜率性能曲线。