1、多級(jí)離心泵的效率高、揚(yáng)程大，被廣泛地應(yīng)用于城市給水、森林消防、農(nóng)田灌溉、石油化工等國(guó)民經(jīng)濟(jì)重要領(lǐng)域。多級(jí)離心泵一般裝有兩個(gè)以上串聯(lián)的葉輪，結(jié)構(gòu)較復(fù)雜。旋轉(zhuǎn)的葉輪產(chǎn)生的交變激勵(lì)力極易造成泵過(guò)流部件疲勞失效，同時(shí)誘發(fā)的振動(dòng)也會(huì)對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行造成影響。一般來(lái)說(shuō)，葉輪—導(dǎo)葉間的動(dòng)靜干涉、旋轉(zhuǎn)失速和空化等不穩(wěn)定流動(dòng)是造成離心泵內(nèi)振動(dòng)和噪聲的主要原因，本文研究的重點(diǎn)是多級(jí)離心泵內(nèi)三維非定常流動(dòng)及其誘發(fā)的脈動(dòng)特性。
　　本文以額定流量不同

2、的兩臺(tái)多級(jí)離心泵為研究對(duì)象，應(yīng)用ANSYS CFX軟件對(duì)兩泵的前兩級(jí)流道在不同工況條件下進(jìn)行三維定常和非定常數(shù)值計(jì)算，詳細(xì)分析其內(nèi)部流動(dòng)情況、空化特性以及壓力脈動(dòng)特性，并對(duì)兩泵進(jìn)行對(duì)比分析。主要研究?jī)?nèi)容和結(jié)論如下:
　　1.多級(jí)泵內(nèi)定常流動(dòng)分析
　　主要內(nèi)容:利用ANSYS CFX軟件，采用SIMPLEC算法和標(biāo)準(zhǔn)k-ε湍流模型，對(duì)兩多級(jí)離心泵全流道內(nèi)流場(chǎng)進(jìn)行三維定常數(shù)值模擬，得到了兩泵的外特性曲線并與實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行對(duì)比，并且

3、初步分析了兩多級(jí)泵內(nèi)的流動(dòng)特性。
　　主要結(jié)論:數(shù)值計(jì)算得到的揚(yáng)程和效率值均略?xún)?yōu)于實(shí)驗(yàn)值，兩者相對(duì)誤差小于6％，驗(yàn)證了數(shù)值模擬的可靠性;首級(jí)導(dǎo)葉具有良好的導(dǎo)流作用，為下一級(jí)葉輪進(jìn)口提供了高質(zhì)量的速度入流;由于葉輪和導(dǎo)葉的劇烈動(dòng)靜干涉作用，導(dǎo)致該處流動(dòng)紊亂十分劇烈，出現(xiàn)靜壓分布不均和湍動(dòng)能值過(guò)大等現(xiàn)象。在小流量工況下尤為明顯，小泵整體流動(dòng)情況較大泵更優(yōu)。
　　2.多級(jí)泵內(nèi)非定常流動(dòng)分析
　　主要內(nèi)容:選用RNGk-ε湍流

4、模型對(duì)兩多級(jí)離心泵內(nèi)前兩級(jí)流動(dòng)進(jìn)行三維非定常數(shù)值計(jì)算，獲得了兩泵在不同時(shí)刻的靜壓強(qiáng)分布，并對(duì)兩泵做了對(duì)比;同時(shí)分析了在小流量工況下兩泵的旋轉(zhuǎn)失速特性，初步的揭示兩泵內(nèi)部非定常流動(dòng)特性;此外，在兩多級(jí)泵內(nèi)關(guān)鍵位置處布置壓力測(cè)點(diǎn)，重點(diǎn)對(duì)監(jiān)測(cè)點(diǎn)在不同流量工況下壓力脈動(dòng)的時(shí)域和頻域特性作了深入對(duì)比分析。
　　主要結(jié)論:由于葉輪葉片厚度的影響，導(dǎo)致兩多級(jí)泵在葉輪出口處出現(xiàn)射流(一)尾跡結(jié)構(gòu);小流量工況下，不同時(shí)刻各流道內(nèi)流動(dòng)結(jié)構(gòu)差異顯著，捕

5、捉到了葉輪流道內(nèi)旋轉(zhuǎn)失速的變化過(guò)程;首級(jí)導(dǎo)葉的存在是導(dǎo)致次級(jí)葉輪入口截面上不均勻流動(dòng)狀態(tài)的關(guān)鍵因素;在每級(jí)葉輪的出口與導(dǎo)葉進(jìn)口聯(lián)結(jié)處均存在著劇烈的動(dòng)靜耦合作用;盡管泵內(nèi)流道的整體幾何形狀復(fù)雜，葉片通過(guò)頻率仍支配著該兩級(jí)泵內(nèi)全流道的特征壓力脈動(dòng)，而導(dǎo)葉葉片數(shù)對(duì)壓力脈動(dòng)特征的影響較弱;葉輪內(nèi)與葉頻相對(duì)應(yīng)的壓力脈動(dòng)幅值自葉輪進(jìn)口到葉輪出口逐漸增大，且在葉輪出口處達(dá)到極大值，導(dǎo)葉中的相應(yīng)變化規(guī)律則與之相反;偏離最優(yōu)流量工況，葉頻仍占據(jù)統(tǒng)治地位，

6、但整個(gè)流道內(nèi)的壓力脈動(dòng)幅值增大，該趨勢(shì)在小流量工況下尤為明顯。
　　3.多級(jí)泵內(nèi)空化性能分析
　　主要內(nèi)容:基于Rayleigh-Plesset汽蝕模型和SIMPLEC算法對(duì)兩多級(jí)離心泵首級(jí)葉輪導(dǎo)葉全流道進(jìn)行了汽蝕數(shù)值模擬，得到了不同汽蝕余量下的葉輪葉片附近空化相體積分布和壓力分布圖;對(duì)標(biāo)準(zhǔn)流量工況下首級(jí)葉輪進(jìn)行了完整的數(shù)值計(jì)算，清楚地觀察到了葉輪葉片附近從無(wú)汽蝕、汽蝕初生到汽蝕發(fā)展的一系列變化過(guò)程，計(jì)算得到了兩泵的臨界汽蝕