? ? ? ?提高多級(jí)離心泵效率是困難的，這限制了多級(jí)離心泵行業(yè)的發(fā)展。內(nèi)部多級(jí)離心泵性能指標(biāo)的行業(yè)調(diào)查結(jié)果表明，臥式多級(jí)離心泵效率指標(biāo)的總體水平不能滿足標(biāo)準(zhǔn)要求。研究表明，由多級(jí)離心泵的能量損失引起的運(yùn)行不穩(wěn)定現(xiàn)象主要取決于流動(dòng)部分的內(nèi)部流動(dòng)。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，將數(shù)值模擬與實(shí)驗(yàn)研究相結(jié)合的方法已經(jīng)成為揭示渦輪機(jī)械內(nèi)部流動(dòng)規(guī)律的重要手段。近年來(lái)，相對(duì)較少的多級(jí)離心泵的內(nèi)部流量已成為研究的熱點(diǎn)，其中首級(jí)葉輪結(jié)構(gòu)對(duì)多級(jí)離心泵的效率提高有哪些重要性則成為了熱點(diǎn)中的熱點(diǎn)。

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? ? ? ?多級(jí)離心泵在運(yùn)行過(guò)程中多級(jí)離心泵的運(yùn)行效率不高，不能滿足設(shè)計(jì)揚(yáng)程的要求。由于葉輪中的流動(dòng)狀況對(duì)多級(jí)離心泵的性能起著決定性的作用，為了提高多級(jí)離心泵的效率，本文主要對(duì)葉輪的結(jié)構(gòu)進(jìn)行數(shù)值模擬和改進(jìn)。

1.多級(jí)離心泵葉輪的水力模型

? ? ? ?舉例：D200-50（P）-0105A多級(jí)離心泵的設(shè)計(jì)性能參數(shù)：流量Q 200 m / h，數(shù)量= 10，總揚(yáng)程H = 500m，速度n = 2950r / min。葉輪的幾何參數(shù)如下。 = 150mm，輪轂直徑D = 85mm，葉輪出口直徑D-225mm，葉輪出口寬度B2 = 24mm，葉片編號(hào)Z = 5。

2.原多級(jí)離心泵葉片旋轉(zhuǎn)場(chǎng)分析

? ? ? 圖2是原多級(jí)離心泵的葉輪葉片的壓力分布圖。靜壓分布（圖2a）沒(méi)有明顯的對(duì)稱性。當(dāng)流體進(jìn)入葉輪時(shí)的壓力相對(duì)較低，并且由于葉片周圍的流動(dòng)和入口壓力損失的影響，壓降增加，導(dǎo)致入口處的低壓區(qū)域較大。 58X105Pa，當(dāng)壓力降低到一定程度時(shí)，會(huì)在此處發(fā)生氣蝕，從而損壞葉輪結(jié)構(gòu)，從而影響多級(jí)離心泵的性能和操作安全性。在總壓力圖中，隨著葉輪旋轉(zhuǎn)，流體不斷獲得能量，并且壓力從入口到出口的變化很大。葉輪流道中流體的不均勻流型導(dǎo)致能量分布不均。葉片工作面中部的壓力突然增加，表明此處存在很高的全流能。圖3示出了速度分布。原多級(jí)離心泵葉輪的速度分布不均勻，葉片入口附近的流體流動(dòng)的速度軌跡和云圖有明顯的水沖擊，葉片的中心速度突然增大，這里的葉輪通道有很強(qiáng)的平流，造成很大的水力損失，導(dǎo)致整個(gè)多級(jí)離心泵的運(yùn)行不穩(wěn)定，從而使效率急劇下降。

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3.多級(jí)離心泵葉輪水力模型的改進(jìn)

? ? ? ?始多級(jí)離心泵葉輪由于葉輪的結(jié)構(gòu)不合理而反映出流場(chǎng)的壓力和速度分布，多級(jí)離心泵的進(jìn)口壓力低，流體大量蒸發(fā)后進(jìn)入葉輪，局部進(jìn)入高葉輪后水錘現(xiàn)象，導(dǎo)致壓力波動(dòng)和流道速度分布的變化，升力和效率下降，能量損失增加。改進(jìn)葉輪的設(shè)計(jì)以改變?nèi)~片的形狀并選擇合適的葉輪入口和出口直徑，增加葉輪的出口寬度，以減少多級(jí)離心泵流道的摩擦損失，擴(kuò)散損失，沖擊損失和其他局部損失，使葉輪具有合理的結(jié)構(gòu)和形狀，以提高多級(jí)離心泵的效率。改進(jìn)后，多級(jí)離心泵葉輪的幾何參數(shù)如下：葉輪入口直徑D'）= 158 mm，輪轂直徑D1; -85mm，葉輪出口直徑D / 2-225mm，葉輪出口寬度B'Z-25。 2毫米，葉片數(shù)量Z = 5。

? ? ? ?改進(jìn)的吸入腔隨著葉輪入口尺寸的變化而改善，并且吸入腔的入口直徑增大，從而使流速減小到多級(jí)離心泵葉輪入口和環(huán)形空間所需的流速吸入室的入口相應(yīng)于入口膨脹。

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4.改進(jìn)后的多級(jí)離心泵的流場(chǎng)分析

? ? ? ?對(duì)于改進(jìn)的多級(jí)離心泵通道的網(wǎng)格劃分，車身網(wǎng)格的數(shù)量為598,382。進(jìn)行了數(shù)值計(jì)算，內(nèi)部流場(chǎng)的壓力和速度分布如圖4和圖5所示。

4.1壓力分布

? ? ? ?改進(jìn)后，多級(jí)離心泵葉輪的壓力分布圖（圖4）從t開始連續(xù)增加。入口到出口，在改善之前壓力沒(méi)有突然增加。五個(gè)葉片的壓力對(duì)稱，流道均勻分布。改進(jìn)后，壓力明顯高于原始多級(jí)離心泵，高壓達(dá)到8。72x10'Pa，高于4。20x 105 Pa。單葉片工作面和背面的靜壓力分布（圖4c）具有相同的總體增長(zhǎng)趨勢(shì)。然而，在葉輪的相同半徑下，葉片工作面的壓力高于背面的壓力，并且工作面的壓力梯度變化大于背面的壓力梯度變化。

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4.2速度分布

? ? ? ?如改進(jìn)設(shè)計(jì)后的速度分布所示（圖5），流體在整流通道中順暢流動(dòng)。隨著葉片的放置角度的增加，通道中的渦流面積減小并且流動(dòng)橫截面的面積增大。

? ? ? ?在葉輪半徑相同的情況下，葉片背面的流體速度要大于工作面的速度，這與流體在工作面和葉片背面的壓力分布趨勢(shì)相反。刀刃。出口處的流體速度達(dá)到34。進(jìn)入導(dǎo)向葉片后，動(dòng)能轉(zhuǎn)化為壓力能，流量逐漸降低。葉輪進(jìn)口處仍存在局部速度沖擊現(xiàn)象，但沖擊范圍減小。刀片中央沒(méi)有突然的速度激增。

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5.外部特征研究

? ? ? ?改進(jìn)前后對(duì)整個(gè)多級(jí)離心泵進(jìn)行性能測(cè)試。圖6和圖7是獲得的性能曲線。多級(jí)離心泵的揚(yáng)程，功率和產(chǎn)量隨流量的變化而變化，并有不同的變化。通過(guò)比較改進(jìn)前后的功率曲線（P-Q），當(dāng)流量為零時(shí)，功率主要消耗在多級(jí)離心泵的機(jī)械損耗上。隨著流量的增加，軸功率不斷增加，但是經(jīng)過(guò)改進(jìn)后，功率與原來(lái)的多級(jí)離心泵相比降低了。多級(jí)離心泵的揚(yáng)程隨流量的增加而減小。在圖6中的原始多級(jí)離心泵的實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，水力損失很大，揚(yáng)程非?？斓叵陆?。當(dāng)壓頭未達(dá)到額定流量時(shí)，將其減小到設(shè)計(jì)壓頭。在3 m / h時(shí)，效率高達(dá)63. 5％。改進(jìn)后，多級(jí)離心泵的整體性能測(cè)試結(jié)果（圖7）顯示出穩(wěn)定的趨勢(shì)。隨著流量的增加，多級(jí)離心泵頭逐漸減小，但趨勢(shì)比改進(jìn)前更平緩。 8 m，滿足設(shè)計(jì)揚(yáng)程要求，改進(jìn)設(shè)計(jì)后的多級(jí)離心泵效率已經(jīng)相對(duì)較大的提高，并且在設(shè)計(jì)條件附近具有較寬的高效率區(qū)域，高效率點(diǎn)流速為225。4 m / h，高效率為78. 6％，比原多級(jí)離心泵高出15％。 1％。

6.結(jié)論

? ? ? ?數(shù)值模擬技術(shù)已成為多級(jí)離心泵設(shè)計(jì)和內(nèi)部流研究的有力工具。根據(jù)計(jì)算結(jié)果，采用傳統(tǒng)的試驗(yàn)方法對(duì)葉輪內(nèi)的流場(chǎng)分布進(jìn)行了分析和驗(yàn)證，為多級(jí)離心泵的開發(fā)，設(shè)計(jì)和改進(jìn)提供了可靠的依據(jù)，縮短了多級(jí)離心泵的設(shè)計(jì)開發(fā)周期。

? ? ? ?原始多級(jí)離心泵和改進(jìn)型多級(jí)離心泵之間的性能實(shí)驗(yàn)比較結(jié)果表明，多級(jí)離心泵葉輪的內(nèi)部流動(dòng)對(duì)多級(jí)離心泵整體流道的內(nèi)部流動(dòng)以及葉輪結(jié)構(gòu)的合理性起著決定性的作用。影響多級(jí)離心泵效率的提高。為了提高多級(jí)離心泵的效率，需要對(duì)整個(gè)多級(jí)離心泵進(jìn)行分析研究。