摘要：轴向力的平衡与否对离心泵的可靠性及使用寿命具有重要影响,准确地计算轴向力的大小是轴向力平衡设计的关键。采用CFX软件对一立式多级泵首级和次级进行了全流场数值模拟,预测了叶轮所受轴向力的大小。采用Pro/E软件进行三维建模,并用ICEM软件进行网格划分;采用SIMPL正C算法和RNG k-ε湍流模型,通过求解三维N-S方程及能量方程,得到了多级泵的速度场、压力场及湍动能分布。对叶轮各过流表面进行面积积分,计算了叶轮所受轴向力,计算结果叶轮前后盖板不对称是轴向力产生的最主要原因。基于数值计算的结果,采用对称布置方式平衡轴向力:一组两级叶轮,另一组三级叶轮,中间采用交叉过渡流道来连接。计算结果表明采用对称布置该多级泵残余轴向力较小,实现了轴向力的平衡。采用数值模拟的方法可有效指导离心泵导轴向力的平衡设计。

摘要：为提高试验设计(Design Of experiment,DOE)方法在离心泵多工况设计中,建立的扬程与叶轮几何参数之间数学模型的准确性,以比转速为71.5的水力模型为例,选择叶轮叶片数、出口宽度、出口角3个几何参数为变化因子,每个因子取3个水平按L27(33)设计方案设计了27组水力模型。通过数值模拟对每组水力模型在(0.3 QBEP、QBEP、1.2 QBEP)3个不同流量下的扬程进行预测,建立了3个不同流量下的扬程与叶轮几何参数之间的数学模型。文章重点分析了数学模型的建立方法、因子的选择对数学模型进行性能预测准确性的影响,并进行了实验验证。研究结果表明:因子的平方项、因子间的交互效应及因子的水平数对数学模型的准确性有重要影响。对3因子3水平试验设计,因子的平方项或因子间的交互效应的完全缺失会降低数学模型的准确性。对于3因子2水平试验设计,因子间的交互效应的部分缺失能够提高一些数学模型的准确性。可以通过判定系数R对数学模型的准确性进行判定。准确的数学模型可用来对离心泵进行更进一步的多工况优化和设计,研究为通过数学模型进行扬程预测的准确性提供参考。