立式多级筒袋泵空化流动研究：诱导轮与首级叶轮的影响

"该文研究了立式多级筒袋泵的空化流动特性，通过ANSYS CFX软件，利用混合流空化模型和标准k-ε模型对诱导轮及首级叶轮内的空化现象进行了三维数值模拟，旨在改善泵的空化性能。文中分析了小流量和大流量条件下的空化流场变化，指出诱导轮可以提升泵的空化性能，而空化区域会随流量增加从诱导轮转移到首级叶轮。" 立式多级筒袋泵是一种广泛应用的工业设备，主要用于输送液体。在实际运行中，由于压力降低可能导致液体部分蒸发形成气泡，这一现象称为空化。空化不仅会影响泵的效率，还会导致机械损伤和噪声问题。因此，理解和优化泵的空化性能是设计和改进泵的重要环节。 在本研究中，研究人员采用了基于质量输运方程的混合流空化模型，这是一种考虑了液体中气泡生成和消散过程的理论模型。同时结合标准k-ε模型来描述湍流效应，这种模型广泛用于模拟复杂流场中的湍流行为。他们使用大型通用计算软件ANSYS CFX进行了三维数值模拟，计算了立式多级筒袋泵的临界空化数，这是衡量空化发生可能性的关键参数。 通过对数值模拟结果的分析，研究人员发现引入诱导轮可以显著改善泵的空化性能。诱导轮的作用在于提前诱导液体流动，从而减小压力降，有助于减少空化现象的发生。而在不同流量条件下，泵内的空化区域分布发生了变化，从小流量到大流量，严重的空化区域逐渐从诱导轮移向首级叶轮。这表明流量的改变对泵内部的空化状态有显著影响，对于泵的设计和操作优化具有指导意义。 此外，研究者强调，采用的数值模拟方法能够有效地预测立式多级筒袋泵在设计流量附近的整体空化性能。这意味着通过这样的计算方法，工程师可以在设计阶段就预测和调整泵的空化特性，避免因空化问题导致的性能损失和设备损坏。 这项研究为立式多级筒袋泵的空化流动规律提供了深入理解，并提出了改善空化性能的有效途径。通过数值模拟技术，工程人员可以更加精准地优化泵的设计，提高其工作稳定性，减少维护成本，这对于提升整个泵行业的技术水平具有积极的推动作用。