基于CFD的潜液式液化天然气泵导叶设计

钱涛,陈红勋,梁成鹏

(上海大学上海市应用数学和力学研究所,上海　200072)

基于CFD的潜液式液化天然气泵导叶设计

钱涛,陈红勋,梁成鹏

(上海大学上海市应用数学和力学研究所,上海200072)

潜液式液化天然气(liquefied natural gas,LNG)泵工作时,屏蔽电机和泵体全部浸没在低温液体中.为减小泵的径向和轴向尺寸,潜液式LNG泵采用了一种特殊结构的导叶.在分析潜液式LNG泵导叶结构特点的基础上,研究导叶进口喉部宽度和折转角对泵设计工况水力性能的影响.首先,设计不同几何参数的导叶,并分别与同一叶轮进行匹配；再通过ANSYS CFX软件,采用标准k-ε湍流模型对各导叶分别进行全流场数值计算.计算结果表明：进口喉部宽度是潜液式LNG泵导叶的关键尺寸,设计时需重点考虑；进口喉部宽度存在最优值,且最优值大于经验值；进口折转角对泵扬程和效率影响较小.因此,设计导叶时可优先确定其他关键尺寸,再通过调节进口折转角改善导叶的结构.

潜液式液化天然气泵；导叶；喉部宽度；折转角；数值模拟

近年来,清洁能源液化天然气(liquefied natural gas,LNG)的使用在我国发展迅速,潜液式LNG泵(简称LNG泵)的应用范围也在不断扩大.LNG泵的结构如图1所示,其结构设计的特点有助于屏蔽电机并使泵体全部浸没在低温液体中,达到零泄漏[1].图2为LNG泵的过流部件,其基本工作过程如下：与叶轮和诱导轮共轴的电机带动泵轴高速旋转,从而带动诱导轮和叶轮转动,导叶则固定在泵体上；低温液体经过诱导轮进入……