為滿(mǎn)足大功率高速混流泵汽蝕性能要求，在保證水力性能的基礎(chǔ)上，對(duì)該混流泵葉片進(jìn)行了抗汽蝕的改進(jìn)設(shè)計(jì)使用CFD數(shù)值方法分別對(duì)原設(shè)計(jì)模型和改進(jìn)模型進(jìn)行了水力性能和汽蝕性能的預(yù)測(cè)。

　　結(jié)合內(nèi)流分析和外特性的計(jì)算結(jié)果，對(duì)改進(jìn)前后的高比轉(zhuǎn)數(shù)混流泵的汽蝕性能進(jìn)行了對(duì)比分析，最后結(jié)合試驗(yàn)結(jié)果對(duì)汽蝕性能的改進(jìn)效果進(jìn)行評(píng)價(jià)，并探索和總結(jié)了改進(jìn)高比轉(zhuǎn)數(shù)混流泵葉片壓力分布的方法和思路。

　　大型水力機(jī)械的汽蝕性能優(yōu)化的研究一直以來(lái)都是流體機(jī)械領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。高比轉(zhuǎn)數(shù)混流泵以其通流能力強(qiáng)。啟動(dòng)功率低等優(yōu)勢(shì)多被應(yīng)用于大型瞬態(tài)動(dòng)力設(shè)備中。對(duì)于大流量混流泵的設(shè)計(jì)以及水力性能優(yōu)化，國(guó)內(nèi)外學(xué)者做了大量研究. 王樂(lè)勤等對(duì)開(kāi)敞式混流泵進(jìn)行了試驗(yàn)研究，從瞬態(tài)啟動(dòng)特性的角度對(duì)開(kāi)敞式混流泵系統(tǒng)的性能進(jìn)行了分析和討論; 吳大轉(zhuǎn)等采用數(shù)值模擬和試驗(yàn)相結(jié)合的方法，進(jìn)一步研究了離心泵的快速啟動(dòng)特性，A ltoineDazin 四對(duì)一臺(tái)離心泵做了相對(duì)細(xì)致的性能試驗(yàn)，闡述了汽蝕狀態(tài)下離心泵的水力特性。而對(duì)于更高比轉(zhuǎn)數(shù)泵的研究多見(jiàn)于軸流式泵的水力性能以及裝置相關(guān)問(wèn)題研究等。

　　本文中，作者采用減小葉片入口安放角同時(shí)配合進(jìn)口邊前伸的方式改善葉片入口流動(dòng)結(jié)構(gòu)，對(duì)高比轉(zhuǎn)數(shù)混流泵的葉片進(jìn)行了抗汽蝕改進(jìn)設(shè)計(jì)，并使用C F D 數(shù)值方法分別對(duì)原設(shè)計(jì)模型和改進(jìn)模型進(jìn)行了水力性能和汽蝕性能的預(yù)測(cè)。真空技術(shù)網(wǎng)(http://www.13house.cn/)結(jié)合內(nèi)流分析和外特性的計(jì)算結(jié)果，對(duì)改進(jìn)前后的高比轉(zhuǎn)數(shù)混流泵的汽蝕性能進(jìn)行了對(duì)比分析，對(duì)汽蝕性能的改進(jìn)效果進(jìn)行評(píng)價(jià)，并探索和總結(jié)改進(jìn)高比轉(zhuǎn)數(shù)混流泵葉片壓力分布的方法和思路，該研究可為水力機(jī)械抗汽蝕葉片的設(shè)計(jì)提供參考和依據(jù)。

1、設(shè)計(jì)模型和計(jì)算方法

　　1.1、物理模型

　　圖1 為臥式高比轉(zhuǎn)數(shù)混流泵裝置結(jié)構(gòu)圖，該混流泵采用導(dǎo)葉式混流泵結(jié)構(gòu)，出水流道采用軸流式90彎管形式，主要過(guò)流部件包括葉輪!導(dǎo)葉! 泵殼體等。該混流泵運(yùn)行參數(shù)及過(guò)流部件尺寸參數(shù)如表1 所示。

圖1 高比轉(zhuǎn)數(shù)臥式混流泵結(jié)構(gòu)示意圖

結(jié)論

　　本文對(duì)改進(jìn)前后的高比轉(zhuǎn)數(shù)混流泵進(jìn)行了水力J性能和汽蝕性能的CFD數(shù)值分析，分別從外特性和空化區(qū)域等方面對(duì)兩套水力模型進(jìn)行了對(duì)比分析,得出以下結(jié)論：

　　l) 采用減小葉片入口安放角同時(shí)入口邊靠近輪毅一側(cè)向泵入口方向延伸的方法，增強(qiáng)流體的預(yù)旋,可以在一定程度上改善葉片入口流態(tài)，在不明顯降低水力效率的同時(shí)起到改善汽蝕性能的作用。

　　2) 通過(guò)改善入口流動(dòng)形態(tài)同時(shí)增加葉片包角的方式改進(jìn)后的高比轉(zhuǎn)數(shù)混流泵水力模型，相比原模型具有較好的汽蝕性能，必需汽蝕余量得到明顯降低。

　　3) 高比轉(zhuǎn)數(shù)混流泵的汽蝕特性決定，汽蝕余量的判斷要結(jié)合振動(dòng)和噪聲情況，一般的汽蝕不會(huì)使泵的性能明顯降低，而此時(shí)較大的振動(dòng)將會(huì)威脅機(jī)組的安全。