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离心泵内发生空化不仅会造成扬程和效率降低,同时还会造成振动和噪声,如果空化严重,甚至会发生断裂工况。本文总结了目前改善离心泵空化性能的几种措施,分析了各种措施的优缺点,并且通过设计环形引射装置来提高离心泵的空化性能;以比转速为76的离心泵为研究对象,通过网格划分、边界条件的设置,采用k-ε模型、均质多相模型和Rayleigh-Plesset方程,对全流道进行了数值模拟。 本研究主要内容包括:⑴由于蜗壳隔舌的作用,离心泵内部空化发展具有非对称性。空化初生阶段,在叶片吸力面进口稍后处出现空泡,随着进口压力降低,空泡沿着吸力面弦长和法线方向传播,吸力面附近出现回流漩涡,由于漩涡和空泡的双重作用,空泡发展到相邻叶片压力面,并且空泡发展的这种模式沿着叶轮其他流道扩散,当整个叶轮流道被堵塞时,离心泵的扬程和效率急剧下降,出现所谓的“断裂工况”。⑵设计的环形引射装置,通过改变喷嘴直径(dp),引回管直径(d)以及喷嘴个数(N),分析叶轮中截面上的静压分布和气泡体积分数图,寻找最优引射装置参数,发现当d-10,dp=4,N=8时,离心泵的空化余量最小,空化特性最优。⑶通过比较增加最优引射装置前后的离心泵,发现在不同的工况点离心泵的空化余量均有所降低,并且在最优工况下,空化改善效果晟明显,空化余量降低0.61m,相比原模型降低了16.7%,扬程和效率有所降低,降低幅度都在4%之内。⑷通过监测一个叶轮流道进口的压力脉动来分析改进前后离心泵内部的压力脉动特性,发现各监测点的脉动频率均为转频或转频的整数倍,并且改进后各监测点的压力脉动幅值均有不同程度的降低。