旁通装置控制离心泵空化特性的数值模拟与试验

赵伟国， 朱昌健， 徐泽鑫， 徐 阳

(1． 兰州理工大学 能源与动力工程学院， 兰州 730050； 2． 甘肃省流体机械及系统重点实验室， 兰州 730050；3． 上海凯泉泵业(集团)有限公司， 上海 201804)

离心泵作为通用机械，广泛应用于工农业生产和日常生活的各方面。低比转速离心泵在运行过程中存在效率不高，内部流动不稳定等问题。空化是离心泵运行时难以避免的一种流态，严重时会干扰叶轮内部的能量交换[1]，导致离心泵水力性能明显下降[2-3]，空泡的非定常脱落更会引起振动、噪声以及叶片腐蚀[4]等危害。

目前，许多科研工作者针对空化机理进行了深入研究，Kawanami等[5]通过水翼试验发现空泡的破裂由回射流引起。Medvitz等[6]基于Kunz空化模型发现了离心泵内部在小空化数下的空化流动，在抑制空化方面主要有改变叶轮几何参数[7]，叶片表面布置障碍物[8]，叶片开缝优化流场[9]等方法。而利用旁通引射装置改变压力分布来抑制空化的方案也有诸多研究，温懋等[10]提出在泵入口加装喷射器，以泵出口少部分高压水作为工作流体，引射水泵入口的低压水，来解决水泵空化的实用技术。Jiang等[11]采用RNGk-ε湍流模型和Schnerr-Sauer空化模型研究了高速离心泵的空化性能，其结果表明，发生空化时高速离心泵的扬程和流量都偏离其设计条件；通过设置可调距诱导轮并采用环形喷嘴，可以有效改善空化性能。牟介刚等[12]提出一种引射吸水室离心泵，基于RNGk-ε湍流模型对不同引射参数下离心泵内部流场进行数值模拟，研究了引射口直径和引射角度对离心泵汽蚀及水力性能的综合影响。……