基于PIV技術(shù)的低比速離心泵葉輪內(nèi)部流動的實驗研究.pdf

1、離心泵作為流體輸送的關(guān)鍵動力設備，除了具備優(yōu)越的水力性能指標，更重要的是在運行過程必須具有很好的可靠性。提高工作穩(wěn)定性和可靠性是決定離心泵能否使用的前提性問題，而離心泵內(nèi)非定常流動是決定泵運行穩(wěn)定性的重要因素。雖然國內(nèi)外對泵內(nèi)非定常流動的研究較多，對水泵等旋轉(zhuǎn)機械內(nèi)部流動結(jié)構(gòu)及流動規(guī)律有了一定的了解，但離心泵的內(nèi)部流動較為復雜，許多流動現(xiàn)象的產(chǎn)生機理及其對內(nèi)外特性的影響缺乏深層次的了解。因此，為了更好地探索離心泵內(nèi)部流動現(xiàn)象對內(nèi)部流場和

2、外特性的影響，本文通過PIV技術(shù)對低比轉(zhuǎn)速離心泵徑向葉輪的內(nèi)部流動進行了研究。
　　本文的主要工作和研究結(jié)果如下:
　　(1)對離心泵的PIV測試技術(shù)、內(nèi)部流動和駝峰現(xiàn)象的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀進行了總結(jié)。
　　(2)設計搭建了一套離心葉輪全流道PIV實驗的實驗系統(tǒng)，并且對實驗泵進行了轉(zhuǎn)速為1000r/min的內(nèi)、外特性實驗，實驗結(jié)果表明:實驗泵在0.5倍的最佳工況點(0.5Qd)時，出現(xiàn)駝峰現(xiàn)象。
　　(3)在0.1Q

3、d～1.2Qd之間選取12個工況點，通過PIV技術(shù)對實驗泵葉輪流道內(nèi)的流場進行研究，探索實驗泵葉輪流道內(nèi)不穩(wěn)定流動結(jié)構(gòu)的發(fā)生和發(fā)展過程。結(jié)果表明:在0.75Qd時，不穩(wěn)定流動現(xiàn)象開始出現(xiàn);在0.6Qd工況時，流道1內(nèi)出現(xiàn)兩個分離渦。隨著流量的逐漸減小，吸力面?zhèn)葴u往流道進口和流道中間運動，壓力面?zhèn)葴u往流道出口運動。
　　(4)通過提取流道1內(nèi)五條流線上的絕對速度圓周分量和絕對速度徑向分量，分析不穩(wěn)定流動與流道內(nèi)絕對速度的關(guān)系。結(jié)果表

4、明:絕對速度圓周分量隨流道半徑的增加先增大后減小，在不同工況下的變化趨勢相似，且大小與流量成反比。絕對速度徑向分量隨流道半徑增加的變化較復雜，且大小與流量成正比。
　　(5)在不同工況下，對流道1內(nèi)的內(nèi)圓弧(r/R=0.6)和外圓弧(r/R=0.8)的相對速度進行實驗研究，結(jié)果表明:隨著流量的不斷減小，尾跡區(qū)域逐漸增大，且尾跡強度隨流道半徑的增大而增強。
　　(6)在實驗泵葉輪流道1出口等距選取三點，對三點的無量綱絕對速度圓