论文部分内容阅读
在水泵反问题设计方法中,叶片载荷将叶片形状与水泵内部流动特性联系在一起,目前还没有明确的选取方法。本文以比转速在90~180内的双吸离心泵为研究对象,对叶片载荷特性与双吸离心泵性能的关系进行了深入研究。首先分析了叶片载荷曲线在反问题设计方法中的应用过程,建立了三段式载荷曲线的求解方程和计算步骤。在此基础上,针对12台性能优良的双吸离心泵,进行了流动特性分析与叶片载荷曲线的反演计算,建立了载荷曲线参数与水泵水力性能之间的关系。研究发现,前盖板主加载点位置过于靠前会使水泵进口压力降低,直接影响水泵的汽蚀性能;前、后盖板后加载点过于靠前,会使叶轮后部做功能力不足,降低效率,过于靠后则会使叶轮出口处压力梯度较大,产生明显的二次流,影响泵的效率和压力脉动。其中,具有高抗汽蚀特性的双吸离心泵,前盖板主加载点在相对轴面流线坐标上主要分布在0.24~0.65范围内,并随比转速的增加而减小;具有高效率特性的双吸离心泵,前盖板后加载点主要分布在区间0.59~9.75范围内,后盖板后加载点主要分布在0.53~0.67范围内,均随比转速的增加而增大:具有低压力脉动特性的双吸离心泵,前盖板后加载点主要分布在0.75~0.86范围内,后盖板后加载点主要分布在0.69--0.86范围内,均随比转速的增加而减小。基于上述载荷曲线特征,形成了用于指导双吸离心泵叶轮设计的"RNG载荷曲线”。针对在反问题设计过程中出现的叶片扭曲问题,提出了一种在满足前盖板和后盖板载荷曲线要求的前提下,通过调整叶片轴面截线形状,来控制叶片整体平滑度的叶片调控方法——"RNG叶片调控方法”。该方法将所有轴面截线均为下凸型圆弧,圆弧半径按指定规律由进口向出口逐渐增加。由此方法得到的叶片,表面光顺,整体水力性能好。将所建立的RNG载荷曲线和RNG叶片调控方法相结合,形成了用于指导双吸离心泵叶轮水力设计的"RNG加载技术”。根据该项技术,分别以提高效率和降低压力脉动为优化目标,对两台双吸离心泵叶轮进行了改型优化设计。其中,以提高效率为目的叶轮经改型设计后,最优点效率提高了2.4个百分点;以降低压力脉动为目标的叶轮经改型设计后,在设计工况下压力脉动峰峰值降低了约50%,研究成果已经在大型引黄灌溉工程等实际泵站中应用。本文研究成果为双吸离心泵叶轮设计提供了一种新的途径,对提高双吸离心泵效率和运行稳定性具有重要工程意义和应用价值。