多级离心泵的首级叶轮结构有哪些重要性?

       提高多级离心泵效率是困难的，这限制了多级离心泵行业的发展。内部多级离心泵性能指标的行业调查结果表明，卧式多级离心泵效率指标的总体水平不能满足标准要求。研究表明，由多级离心泵的能量损失引起的运行不稳定现象主要取决于流动部分的内部流动。随着计算机技术的发展，将数值模拟与实验研究相结合的方法已经成为揭示涡轮机械内部流动规律的重要手段。近年来，相对较少的多级离心泵的内部流量已成为研究的热点，其中首级叶轮结构对多级离心泵的效率提高有哪些重要性则成为了热点中的热点。

       多级离心泵在运行过程中多级离心泵的运行效率不高，不能满足设计扬程的要求。由于叶轮中的流动状况对多级离心泵的性能起着决定性的作用，为了提高多级离心泵的效率，本文主要对叶轮的结构进行数值模拟和改进。

1.多级离心泵叶轮的水力模型

       举例：D200-50（P）-0105A多级离心泵的设计性能参数：流量Q 200 m / h，数量= 10，总扬程H = 500m，速度n = 2950r / min。叶轮的几何参数如下。 = 150mm，轮毂直径D = 85mm，叶轮出口直径D-225mm，叶轮出口宽度B2 = 24mm，叶片编号Z = 5。

2.原多级离心泵叶片旋转场分析

      图2是原多级离心泵的叶轮叶片的压力分布图。静压分布（图2a）没有明显的对称性。当流体进入叶轮时的压力相对较低，并且由于叶片周围的流动和入口压力损失的影响，压降增加，导致入口处的低压区域较大。 58X105Pa，当压力降低到一定程度时，会在此处发生气蚀，从而损坏叶轮结构，从而影响多级离心泵的性能和操作安全性。在总压力图中，随着叶轮旋转，流体不断获得能量，并且压力从入口到出口的变化很大。叶轮流道中流体的不均匀流型导致能量分布不均。叶片工作面中部的压力突然增加，表明此处存在很高的全流能。图3示出了速度分布。原多级离心泵叶轮的速度分布不均匀，叶片入口附近的流体流动的速度轨迹和云图有明显的水冲击，叶片的中心速度突然增大，这里的叶轮通道有很强的平流，造成很大的水力损失，导致整个多级离心泵的运行不稳定，从而使效率急剧下降。

3.多级离心泵叶轮水力模型的改进

       始多级离心泵叶轮由于叶轮的结构不合理而反映出流场的压力和速度分布，多级离心泵的进口压力低，流体大量蒸发后进入叶轮，局部进入高叶轮后水锤现象，导致压力波动和流道速度分布的变化，升力和效率下降，能量损失增加。改进叶轮的设计以改变叶片的形状并选择合适的叶轮入口和出口直径，增加叶轮的出口宽度，以减少多级离心泵流道的摩擦损失，扩散损失，冲击损失和其他局部损失，使叶轮具有合理的结构和形状，以提高多级离心泵的效率。改进后，多级离心泵叶轮的几何参数如下：叶轮入口直径D'）= 158 mm，轮毂直径D1; -85mm，叶轮出口直径D / 2-225mm，叶轮出口宽度B'Z-25。 2毫米，叶片数量Z = 5。

       改进的吸入腔随着叶轮入口尺寸的变化而改善，并且吸入腔的入口直径增大，从而使流速减小到多级离心泵叶轮入口和环形空间所需的流速吸入室的入口相应于入口膨胀。

4.改进后的多级离心泵的流场分析

       对于改进的多级离心泵通道的网格划分，车身网格的数量为598,382。进行了数值计算，内部流场的压力和速度分布如图4和图5所示。

4.1压力分布

       改进后，多级离心泵叶轮的压力分布图（图4）从t开始连续增加。入口到出口，在改善之前压力没有突然增加。五个叶片的压力对称，流道均匀分布。改进后，压力明显高于原始多级离心泵，高压达到8。72x10'Pa，高于4。20x 105 Pa。单叶片工作面和背面的静压力分布（图4c）具有相同的总体增长趋势。然而，在叶轮的相同半径下，叶片工作面的压力高于背面的压力，并且工作面的压力梯度变化大于背面的压力梯度变化。

4.2速度分布

       如改进设计后的速度分布所示（图5），流体在整流通道中顺畅流动。随着叶片的放置角度的增加，通道中的涡流面积减小并且流动横截面的面积增大。

       在叶轮半径相同的情况下，叶片背面的流体速度要大于工作面的速度，这与流体在工作面和叶片背面的压力分布趋势相反。刀刃。出口处的流体速度达到34。进入导向叶片后，动能转化为压力能，流量逐渐降低。叶轮进口处仍存在局部速度冲击现象，但冲击范围减小。刀片中央没有突然的速度激增。

5.外部特征研究

       改进前后对整个多级离心泵进行性能测试。图6和图7是获得的性能曲线。多级离心泵的扬程，功率和产量随流量的变化而变化，并有不同的变化。通过比较改进前后的功率曲线（P-Q），当流量为零时，功率主要消耗在多级离心泵的机械损耗上。随着流量的增加，轴功率不断增加，但是经过改进后，功率与原来的多级离心泵相比降低了。多级离心泵的扬程随流量的增加而减小。在图6中的原始多级离心泵的实验过程中，水力损失很大，扬程非常快地下降。当压头未达到额定流量时，将其减小到设计压头。在3 m / h时，效率高达63. 5％。改进后，多级离心泵的整体性能测试结果（图7）显示出稳定的趋势。随着流量的增加，多级离心泵头逐渐减小，但趋势比改进前更平缓。 8 m，满足设计扬程要求，改进设计后的多级离心泵效率已经相对较大的提高，并且在设计条件附近具有较宽的高效率区域，高效率点流速为225。4 m / h，高效率为78. 6％，比原多级离心泵高出15％。 1％。

6.结论

       数值模拟技术已成为多级离心泵设计和内部流研究的有力工具。根据计算结果，采用传统的试验方法对叶轮内的流场分布进行了分析和验证，为多级离心泵的开发，设计和改进提供了可靠的依据，缩短了多级离心泵的设计开发周期。

       原始多级离心泵和改进型多级离心泵之间的性能实验比较结果表明，多级离心泵叶轮的内部流动对多级离心泵整体流道的内部流动以及叶轮结构的合理性起着决定性的作用。影响多级离心泵效率的提高。为了提高多级离心泵的效率，需要对整个多级离心泵进行分析研究。