摘要：为了降低半开式低比转速离心泵的轴向力,采用数值分析方法对半开式离心泵轴向力的影响因素进行正交试验。选取叶顶间隙和平衡孔直径作为试验因素,每个因素取5个水平,对其进行正交方案设计。采用SST k-ω湍流方程对半开式离心泵轴向力进行数值计算,根据计算结果与原模型的试验结果进行对比,发现其扬程和效率变化在5%以内,因此该数值模拟方法具有可行性。基于L_(25)(5^(2))正交表,设计了25组试验方案,通过25组试验方案的数值模拟结果分析以得到最优方案。结果表明,通过减小叶顶间隙大小和开设平衡孔,后腔压力显著增加,离心泵轴向力大幅度降低,最大降幅达到了440.59 N,占原模型总轴向力的45.6%。与此同时对泵性能的影响并不大,效率仅降低了3.76%,扬程仅降低了0.3%。

摘要：为研究不同叶顶间隙下叶顶泄漏流对半开式叶轮离心泵流动结构的影响,设计5种不同尺寸叶顶间隙方案,采用SST k-ω湍流模型,对半开式叶轮离心泵进行全流道三维数值计算,分析半开式叶轮叶顶间隙内部流动结构并进行可视化实验验证.结果表明:随着叶顶间隙的减小,离心泵的扬程和效率明显上升,间隙值减小到0.7 mm时,进一步减小叶顶间隙,泵的效率不再有明显变化;叶顶间隙选取最佳值对泄漏涡发展有一定的抑制作用.利用Q准则对涡进行判别发现:随着间隙的减小,主泄漏涡强度减弱,二次泄漏涡逐渐消失,对主流的影响减小;当间隙减小到0.7 mm时,二次泄漏涡完全消失,主泄漏涡强度最弱;叶顶间隙泄漏流对流场的干涉程度受流量影响,小流量工况时,通过减小叶顶间隙可以提高叶片区流动抗干扰能力.

摘要：为研究诱导轮叶片表面开缝对高速离心泵空化性能的影响规律,设计叶片开缝系数k为0(叶片未开缝)、6.7%、13.3%、20%和26.7%五种叶片开缝方案。基于RNGk-ε湍流模型和Reyleigh-plesset空化模型对高速离心泵进行全流道三维数值模拟,对比分析了诱导轮截面内流线和压力分布规律、诱导轮内空泡发展过程及离心泵的空化特性曲线。研究结果表明诱导轮叶片入口轮缘处开缝可减小亦或是消除该区域的低压区,且对离心泵的水力性能的影响较小;缝隙可抑制并减小初生空化阶段空泡体积分布;开缝系数k对高速离心泵空化性能的影响存在最优值,该研究中开缝系数k=13.3%时,诱导轮的空化性能表现最优。