隔舌安放角对旋流泵内非稳态流动特性的影响

来源：农业工程学报杂志2022年第10期北京时间：

作者：谈明高,赵凯尧,吴贤芳,刘厚林,马皓晨,

摘要：为明确隔舌安放角对旋流泵性能及非定常流动特性的影响，该研究设计了不同隔舌安放角的蜗壳模型，基于Navier-Stokes方程和RNG k-?湍流模型对旋流泵进行了全流场数值模拟，并通过能量性能和压力脉动试验对数值模拟方法进行了验证。能量性能预测结果表明，存在最优隔舌安放角使泵扬程和效率均达到极大值。流场分析结果表明，隔舌安放角对蜗壳隔舌及扩散段的流态具有较大的影响：较小的隔舌安放角会减小蜗壳喉部的过流面积，使无叶腔内流体的旋转运动受阻，致使循环流与隔舌的动静干涉作用增强；过大的隔舌安放角会造成扩散段产生大尺度的漩涡和回流。压力脉动分析表明，隔舌处压力脉动分布特征受安放角和测点位置共同影响：随隔舌安放角的增大，隔舌处的压力脉动先降低后增大，安放角由30°增大至45°时，2倍轴频（fn）的脉动最大降幅约47%，安放角继续增大至50°时，（0.25～0.5）fn的低频脉动最大增幅约86%；随着测点与叶轮轴向距离增大，隔舌处的压力脉动逐渐减小，叶轮一侧的脉动幅值约为泵体进口一侧的2倍。涡量场分析表明：蜗壳隔舌处频率为2fn的压力脉动由入口螺旋状入流发展扩散产生；隔舌处涡核分布的不对称性是导致蜗壳隔舌处压力分布不对称的原因。适当增大隔舌安放角能有效改善旋流泵隔舌处内流的稳定性，并一定程度提升旋流泵扬程和效率。综合各项性能表明该模型泵隔舌安放角45°时性能最优。研究结果可为旋流泵优化设计提供理论参考。

关键词：数值分析, 涡流, 非稳态流动, 压力分布, 旋流泵, 隔舌安放角