深井离心泵叶轮出口边斜度对水力性能的影响

2014年3月Mar．2014第32卷第3期Vol．32No．3丛小青doi:10．3969/j．issn．1674－8530．12．0227深井离心泵叶轮出口边斜度对水力性能的影响丛小青1，杨明1，陆伟刚2，陈冠男1(1．江苏大学能源与动力工程学院，江苏镇江212013;2．江苏大学国家水泵及系统工程技术研究中心，江苏镇江212013)摘要:多级深井离心泵在机井内工作，其外径受井径的限制，最大流量也受限制．为了提高泵的水力效率，最大限度增大其单级扬程，以100QJ10型深井泵为例，建立连续方程、动量方程，并采用标准k－ε双方程湍流模型，应用全隐式多网格耦合算法，对5种叶轮出口边斜度10°，15°，20°，25°，30°进行全流道内部流场的三维不可压缩稳态黏性湍流流场的数值模拟，并比较分析其在相同工况下的水力性能、内部流场湍动能、速度场、压力分布等，寻找最优的叶轮出口边斜度．研究结果表明:随着斜切角度的增大，泵的效率和单级扬程呈现出先增大后减小的趋势，其单级扬程在较小的叶轮斜切角时最高，水泵效率在较大的叶轮斜切角时最高;综合分析，20°被认为综合性能指标最优叶轮出口斜度．计算结果与样机试验结果基本吻合，新研制的100QJ10的多级深井离心泵效率为58.9%，比同类产品效率高出5.9%．关键词:深井离心泵;水力设计;叶轮出口边;内部流场中图分类号:S277.9;TH311文献标志码:A文章编号:1674－8530(2014)03－0214－06丛小青，杨明，陆伟刚，等．深井离心泵叶轮出口边斜度对水力性能的影响［J］．排灌机械工程学报，2014，32(3):214－219．收稿日期:2012－12－24;网络出版时间:2014－03－20网络出版地址:http://www．cnki．net/kcms/doi/10．3969/j．issn．1674－8530．12．0227．html基金项目:国家火炬计划产业化示范项目(2012GH050632)作者简介:丛小青(1966—)，女，山东威海人，副研究员(ydq@ujs．edu．cn)，主要从事流体机械设计研究．杨明(1988—)，男，湖南岳阳人，硕士研究生(pjyzyangming@sina．com)，主要从事流体机械研究．EffectofimpelleroutletedgeinclinationonperformanceofdeepwellcentrifugalpumpCongXiaoqing1，YangMing1，LuWeigang2，ChenGuannan1(1．SchoolofEnergyandPowerEngineering，JiangsuUniversity，Zhenjiang，Jiangsu212013，China;2．NationalＲesearchCenterofPumps，JiangsuUniversity，Zhenjiang，Jiangsu212013，China)Abstract:Sinceadeepwellmultistagecentrifugalpumphastoworkinawell，itsimpellerdiameterandmaximumdischargearerestrictedbytheboreholediameter．Inordertoimprovethepumphydrau-licefficiency，itssingle-stageheadmustbethehighest．Indoingso，theslopingangleoftheimpelleroutletedgeof100QJ10deepwellmultistagecentrifugalpumpwasdesignedtobe10°，15°，20°，25°and30°，respectively．Thenthesteady，three-dimensional，incompressibleturbulentflowsofwaterinonestageofthepumpweresimulatedbasedontheＲANSequationsandstandardturbulencemodelbyusingaCFDcode．Theperformance，turbulentkineticenergy，velocityandpressurefieldswerecom-paredamongthedifferentimpellerstructuresatthesamedischargeforanoptimalslopingangletobeexplored．Theresultsshowthatthehydraulicefficiencyandsinglestageheadaremaximumattwodi