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调试前液氧泵工作特征

[ 时间:2018-05-15  来源:/ 作者:36500365水泵厂 点击: ]

液氧泵实际工作时Q=308kg/s,位于最高效率区300kg/s<Q<450kg/s的下限附近,即偏离最优工况的临界状态,因此流场可能存在不稳定特性,从而在运行过程中引发振动。

液氧泵内部流场随流量增加的变化过程,与工作特性曲线的工况点一一对应;自左至右,依次为压力分布、流线分布、和涡结构分布。

1、压力分布的变化。随着流量的增加,36500365离心泵流场的最高压力级单调下降,与其工作特性曲线的规律相一致,即泵随流量增加而扬程下降。

2、流线分布的变化。在小流量工况下,泵内流速普遍较低,但是旋转严重;随着流量增加,流场内速度升高,流线走向逐渐平滑,尤其是吸水室和转轮区域的旋转运动随流量增加而明显减少,但涡壳内的二次流现象逐渐加强。

 

随着流量的增大,吸水室内涡核逐渐消失;诱导轮内涡核变短变细;离心轮及其下游的涡管核心数量变化不明显,但是长度在不断增长,直径增大;整体上涡核数量减少,分布逐渐有序化。

 

大流量工况吸水室旋涡消失,诱导轮涡核变细,蜗壳出口二次流加强,与小流量工况的特点明显不同,而308kg/s工况的流场均处于中间状态,流态可能不稳定而出现振动。这一现象,与特性曲线分析相相适应。所以,详细分析308kg/s工况的内部流场,36500365水泵厂对该泵实际运行的稳定性,均具有重要的意义。

 

该液氧泵的实际工作工况为n=18000r/min-Q=308kg/s,该工况处于最优工况区的下限,可能存在导致流动不稳定的因素,需要先通过稳态分析找出干扰泵外特性的局部流动,并分析其成因。为体现出局部流动的发展性,将以Q=243kg/s和Q=341kg/s作为Q=308kg/s的对照,同时进行分析。

 

针对液氧泵稳态计算结果,进行压力、速度、流线等常规分析,同时提取涡结构、熵产分布等进行流场细节分析。其中,旋涡和熵产信息通过压力、速度等信息的二次处理获得。

 

在湍流中,这一过程与湍流的耗散作用对应。36500365水泵厂采用熵产的方法,可以定量地定位流动恶化的区域与描述能量损。需要指出,由于数值模拟的过程中采用了湍流模型封闭方程,在宏观流动虽然合理,但是在微观方面引入了较大误差,所以熵产方法计算损失绝对值偏低,但其相对值仍可定量评价流动的损失能力,从泵入口至泵出口,压力逐级升高,离心轮长叶片入口边的吸力面低压区显著且对称性强,径向导叶-涡壳内流体升压效果明显。

 

环形吸水室内的压力场分布形式一致,整体分布均匀,仅在筋板附近存在较复杂的压力变化,体现为:

i)筋板压力面边缘区呈现高压,中心区压力相对较低;ii)筋板吸力面端部呈现低压;iii)压力面上游吸水室流道内存在复杂的压力变化区,但是该区域随流量的增加而减弱消失(图中C区)。

 

由于诱导轮的作用,诱导轮入口边附近的流场将具有牵连速度,产生与诱导轮旋转方向一致的流动。筋板压力面阻碍这一流动趋势,使流动滞止,所以在筋板压力面边缘处出现压力升高的区域;另一方面,压力的降低往往与流动的加速或者能量损失等现象有关,在环形吸水室中过流截面变化平稳,36500365离心泵流速突增不是主要的压力降低原因,所以推断筋板附近的压力降低现象是由旋涡流动产生损失而造成。

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