离心泵反转作液力透平的力学特性

摘要

以一台比转数为84.5的离心泵为研究对象，应用CFD软件对该泵作液力透平时的内部流场进行数值模拟，建立相对坐标系下的连续方程和时均Navier-Stokes方程，采用标准k-ε湍流模型和SIMPLEC算法分别对泵工况和液力透平工况进行数值模拟，得到2种工况下在不同流量时的径向力．通过对比泵工况下径向力的数值计算值和Stepanoff公式计算值，发现两者径向力大小比较吻合，表明数值模拟建立的径向力计算模型是正确的．数值模拟结果表明：液力透平工况时的最高效率比泵工况时的最高效率低约5.4％；在相同流量下透平工况时径向力普遍小于泵工况时的径向力；透平工况时径向力的大小随流量的增大而增大；当流量小于设计流量的1.1倍时，随着流量的增大，液力透平工况时径向力的方向和隔舌的夹角从146°减小到125°，但当流量大于设计流量的1.1倍时，其与隔舌的夹角随流量的增大而增大，在1.4倍的设计流量时其夹角达到144°．通过计算和实例表明在透平工况下运行时，泵轴强度仍然满足使用要求．