冲压式多级离心泵内流场数值模拟及水力性能研究

冲压式多级离心泵由于采用冲压焊接工艺制造,外型美观、重量轻,比传统的铸造多级离心泵节能、节材、和环保;还有效地解决了低比转速及超低比转速离心泵在铸造工艺中无法实现的难题;极易实现生产的机械化和自动化;除此之外,在水力性能方面冲压式多级离心泵也优于铸造多级离心泵。由于目前还没有对冲压式多级离心泵整级的研究,因此本文的研究对改善冲压式多级离心泵的性能具有重要的意义。 本文采用数值模拟和实验验证相结合的方法,不仅通过现场实验得到了DL16冲压式多级离心泵的外特性参数,还利用数值模拟与实验结果的比较,确认了数值模拟的准确性。 本文得到的结论如下所示: （1）综述了冲压式多级离心泵工作原理、结构、优点和国内外发展现状,介绍了商用CFD软件的发展,从控制方程、湍流模型、离散化方法和边界条件等多方面详细介绍了湍流流动数值模拟的理论基础。通过对各种模型的分析,确定适用于冲压式多级离心泵的数学模型,给出用于冲压式多级离心泵模拟的基础方程、算法及求解方式。 （2）对冲压式多级离心泵的叶轮、导叶和泵壳的主要参数进行水力设计,并建立三维模型。使用ICEM软件对各部分流场进行网格划分。利用CFX软件对冲压式多级离心泵的内流场进行数值模拟。在稳态下对不同工况的冲压式多级离心泵内流场进行模拟,得到压力分布和速度分布;在瞬态下对工况下的冲压式多级离心泵内流场进行模拟,得到六个旋转周期内的压力和速度变化情况,并对第五个周期内的六个时刻进行分析,得出了叶轮进出口总压、速度随时间变化的规律。 （3）通过实验仪器对冲压式多级离心泵的外特性参数进行测试,并和数值模拟的预测曲线进行比较,分析预测曲线随流量的变化趋势,误差形成的原因,为冲压式多级离心泵的性能改善提供依据。 （4）对冲压式多级离心泵在不同湍流模型下的外特性参数进行了比较,分析得出了的湍流模型。

离心泵是流动介质（气体和液体，也可以是悬浮颗粒与气体或液体的混合物）从叶片转轴根部（进口）进入，介质依靠高速转动叶片获得离心力，产生一个高压，从泄压口（出口）流出的介质输送设备。多级离心泵是将具有同样功能的两个以上的泵集合在一起，流体通道结构上，表现在*级的介质泄压口与第二级的进口相通，第二级的介质泄压口与第三级的进口相通，如此串联的机构形成了多级离心泵。多级离心泵的意义在于提高设定压力。