叶片切割对双吸离心泵性能影响的数值研究

第２４卷第４期２０１３年１２月中国计量学院学报ＪｏｕｒｎａｌｏｆＣｈｉｎａＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＭｅｔｒｏｌｏｇｙＶｏｌ．２４Ｎｏ．４Ｄｅｃ．２０１３【文章编号】１００４－１５４０（２０１３）０４－０３９３－０５【收稿日期】２０１３－０９－０６《中国计量学院学报》网址：ｚｇｊｌ．ｃｂｐｔ．ｃｎｋｉ．ｎｅｔ【基金项目】浙江省重大科技专项重点工业项目（Ｎｏ．２０１２Ｃ１１０１５－３）．【作者简介】许骁（１９９０－），男，安徽省宣城人，硕士研究生，主要研究方向为双吸离心泵数值模拟与实验等．Ｅ－ｍａｉｌ：５４１０１２１８４＠ｑｑ．ｃｏｍ通讯联系人：包福兵，男，副教授．Ｅ－ｍａｉｌ：ｄｉｎｇｏｂａｏ＠ｃｊｌｕ．ｅｄｕ．ｃｎ叶片切割对双吸离心泵性能影响的数值研究许骁１，包福兵１，张凯１，狄辉彬２（１．中国计量学院计量测试工程学院，浙江杭州３１００１８；２．浙江飞旋泵业有限公司，浙江温岭３１７５０２）【摘要】采用商业软件Ｃｒｅｏ进行双吸中开离心泵三维造型，采用ＩＣＥＭ软件划分网格，在ＦＬＵＥＮＴ软件中采用ＲＮＧｋ－ε湍流模型进行三维数值模拟，通过与实验所得的性能曲线对比，验证了数值模拟方法的可靠性．文中对叶片出口处进行三角形切割，得到不同切割量下泵的扬程与效率曲线，所得结果对实际生产中叶片切割量有较好的指导意义．【关键词】双吸离心泵；叶片切割；三维数值模拟【中图分类号】ＴＨ３１１【文献标志码】ＡＮｕｍｅｒｉｃａｌｓｔｕｄｙｏｆｂｌａｄｅｃｕｔｔｉｎｇｏｎｄｏｕｂｌｅ－ｓｕｃｔｉｏｎｃｅｎｔｒｉｆｕｇａｌｐｕｍｐｓＸｕＸｉａｏ１，ＢａｏＦｕｂｉｎｇ１，ＺｈａｎｇＫａｉ１，ＤｉＨｕｉｂｉｎ２（１．ＣｏｌｌｅｇｅｏｆＭｅｔｒｏｌｏｇｙａｎｄＭｅａｓｕｒｅｍｅｎｔＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＣｈｉｎａＪｉｌｉａｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｈａｎｇｚｈｏｕ３１００１８，Ｃｈｉｎａ；２．ＺｈｅｊｉａｎｇＦａｓｈｉｏｎＰｕｍｐＣｏ．Ｌｔｄ，ＷｅｎｌｉｎｇＺｈｅｊｉａｎｇ３１７５０２，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ａ３Ｄｍｏｄｅｌｏｆｄｏｕｂｌｅ－ｓｕｃｔｉｏｎｃｅｎｔｒｉｆｕｇａｌｐｕｍｐｓｗａｓｂｕｉｌｔｗｉｔｈｃｏｍｍｅｒｃｉａｌｓｏｆｔｗａｒｅＣｒｅｏ．ＩＣＥＭｗａｓｕｓｅｄｔｏｇｅｎｅｒａｔｅｔｈｅｇｒｉｄａｎｄＦＬＵＥＮＴｗａｓａｄｏｐｔｅｄｔｏｓｏｌｖｅｔｈｅｔｈｒｅｅ－ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌｔｕｒｂｕｌｅｎｃｅｆｌｏｗｉｎｔｈｅｐｕｍｐｗｉｔｈｔｈｅｒｅａｌｉｚａｂｌｅｋ－εｔｕｒｂｕｌｅｎｔｍｏｄｅｌ．Ｔｈｅｎｕｍｅｒｉｃａｌｒｅｓｕｌｔｓｗｅｒｅｖａｌｉｄａｔｅｄｕｓｉｎｇｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌｒｅｓｕｌｔｓ．Ｐｕｍｐｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓａｔｄｉｆｆｅｒｅｎｔｔｒｉａｎｇｕｌａｒｃｕｔｔｉｎｇｓａｔｔｈｅｏｕｔｌｅｔｂｌａｄｅｗｅｒｅｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｅｄａｎｄｔｈｅｈｅａｄａｎｄｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙｃｕｒｖｅｓｕｎｄｅｒｄｉｆｆｅｒｅｎｔｃｕｔｔｉｎｇｓｉｚｅｓｗｅｒｅａｃｈｉｅｖｅｄａｎｄａｎａｌｙｚｅｄ．Ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｒｅｓｕｌｔｓｐｒｏｖｉｄｅｕｓｅｆｕｌｇｕｉｄａｎｃｅｆｏｒｔｈｅｔｒｉａｎｇｕｌａｒｃｕｔｔｉｎｇｓｉｚｅｉｎｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎａｃｔｉｖｉｔｉｅｓ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｄｏｕｂｌｅ－ｓｕｃｔｉｏｎｃｅｎｔｒｉｆｕｇａｌｐｕｍｐ；ｂｌａｄｅｃｕｔｔｉｎｇ；３Ｄｎｕｍｅｒｉｃａｌｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ水泵是一种量大面广的通用机械产品［１］．双吸离心泵是泵类产品中数量最多，用途最广泛的产品之一．叶轮是双吸泵一个十分重要的过流部件，叶片的形状对双吸泵性能有很大影响，实际生产应用中经常会通过切割叶片来改变泵的流量、扬程和效率曲线［２］，工程上常使用三角切割叶片来调整双吸泵的外特性曲线．以往研究表明，消除离心泵特性曲线的驼峰，一方面可以通过改变叶轮的几何参数，加大理论扬程曲线的倾斜程度；另一方面可以通过降低小流量工况下的沿程摩擦损失和冲击损失，提高关死点扬程［３－４］．杨琳［５］探索出一种新的较准确的叶轮切割计算方法，以减小叶轮切割的误差．２００９年谈明高等人［６］采用ＦＬＵＥＮＴ对６台离心泵在不同叶轮外径下的内部流场进行了叶轮和蜗壳的耦合数值模拟，并分析了叶轮外径变化对泵内部流场的影响．范朝朴［７］介绍了２种方法车削叶轮外径时，在改变泵性能上所产生的差别，通过分析解释了产生这种差别的原因，并提出了改进切削叶轮外径的方法．２０１０年牟介刚［８］等提出三角切割叶片出口边消除性能曲线驼峰的方法，以Ｙ８０－１００低比转速离心泵为研究对象，利用ＣＦＤ数值模拟和样机试验检测两种方法开展了相关研究．２０１２年宇晓明［９］等对叶轮和叶片２种切割方法下不同切割角度对离心泵外特性的影响进行了研究．朱波［１０］采用Ｐｒｏｅ建模，