离心泵蜗壳压力脉动特性及数值分析

"本文主要探讨了离心泵蜗壳内压力脉动特性的数值分析，采用的是雷诺时均方法(RANS)，研究了三种工况下的涡壳内部流动。研究发现，无论在何种工况下，蜗壳内的压力脉动主要与叶片通过频率相关，且在蜗壳的不同位置和周向上，压力脉动表现出不同的特性。" 离心泵是广泛应用于工业、农业和城市供水等领域的关键设备，其工作性能直接影响到整个系统的稳定性和效率。离心泵的工作原理是利用旋转的叶轮产生离心力，将流体加速并转化为静压能。在实际运行中，泵内部的流动往往并非完全平稳，存在压力脉动现象，这可能会导致机械振动、噪音以及效率下降等问题。 在该研究中，研究人员利用雷诺时均方法(RANS)进行了三维非定常湍流流场的数值计算。RANS是一种处理流体动力学问题的有效工具，它可以将瞬态流动平均化，从而简化复杂的湍流模型，便于理解和预测流动行为。通过这种方法，研究人员能够模拟和分析离心泵内部流动的复杂性，特别是蜗壳内的压力脉动。 研究结果显示，蜗壳流道内的压力脉动非常明显，并且主要由叶片通过频率主导，这表明叶轮旋转产生的周期性影响是引起压力波动的主要原因。在同一蜗壳断面上，压力脉动的强度从蜗壳底部到背面呈现先减小后增大的趋势，底部监测点的高频脉动成分较为显著，这可能与流体在蜗壳底部受到的剪切力和涡旋效应有关。 此外，沿着蜗壳周向，随着圆周角度的增大，压力脉动逐渐减弱。在隔舌附近，即蜗壳与叶轮之间的过渡区域，压力脉动的幅度达到最大，而且高频脉动成分显著增加。这表明隔舌的存在对压力脉动有重要影响，可能是由于隔舌造成的流体分离和再附着现象加剧了压力波动。 这些发现对于理解离心泵的工作机制和优化设计具有重要意义。通过降低压力脉动，可以减少泵的振动和噪声，提高其运行稳定性，同时也有助于提升泵的效率和寿命。因此，对离心泵蜗壳内压力脉动的深入研究和控制策略的开发，对于改善离心泵的整体性能具有实际应用价值。 关键词：离心泵；蜗壳隔舌；压力脉动；雷诺时均法；数值分析 这篇论文结合了理论分析和数值模拟，深入研究了离心泵蜗壳内部的压力脉动特性，为离心泵设计提供了新的视角和理论依据，有助于推动离心泵技术的进一步发展。