基于边界层分离理论的低比转数离心泵设计

摘要

为研究边界层分离对低比转数离心泵水力性能的影响规律，由边界层不发生分离条件，结合离心泵湍流边界层理论，在不改变叶轮进出口几何参数的情况下，通过实际案例设计新的叶轮叶片型线，探索在水力设计中防止或抑制过流表面边界层分离的方法。叶轮叶片型线方程以叶片安放角β为变参数，引入速度系数 kv 作为中间因子。水力设计计算结果显示：边界层动量损失厚度随速度系数 kv 的增大而变厚，理论扬程随速度系数 kv 的增大而升高；在满足理论扬程的条件下，减小叶片型线方程中速度系数 kv 的取值，有利于抑制过流表面边界层的分离。数值模拟结果表明，低比转数离心泵叶轮叶片型线设计不合理是导致过流表面边界层分离的主要原因，边界层分离引起泵的水力性能下降，在设计工况下，改型泵的扬程比原型泵的扬程增加不明显，但水力效率有所提升；新的叶轮叶片型线对内流场状况有一定的改善作用，能有效防止回流与涡旋的产生和发展。