基于熵产的离心泵流动损失特性研究

任芸， 朱祖超， 吴登昊， 祝之兵， 李晓俊

(1.浙江工业大学 之江学院，浙江 绍兴 312030；2.浙江理工大学 机械与自动控制学院，浙江 杭州 310018；3.中国计量大学 计量测试工程学院，浙江 杭州 310018)

因其具有单级扬程高、结构紧凑、维护方便，可靠性好等特点，而被广泛应用于石化和航空航天等领域[1]。但离心泵的设计理论至今仍不完善，其在运行过程中会诱发回流漩涡、二次流、动静干涉等不稳定流现象，上述不稳定流对离心泵的性能具有较大的影响，引起离心泵内部大量的能量损失，减少离心泵的水力效率。

在工程实际中，为了达到节能和变换使用流量(扬程)的目的，常存在变转速运行情况，如通过变转速工况调节满足更宽的使用范围[2]。而改变转速后，流道内流速变化较大，且分布不均匀。同时受介质的粘性作用及湍流的无规律脉动特性影响，使得离心泵内部不可避免的存在粘性耗散能的不可逆能量损失。目前，关于离心泵常用的能量损失评估方法主要有4种：1)经验公式[3]；2)涡量动力学理论[4]；3)能量梯度方法[5-6]；4)熵产理论[7-8]。其中，基于泵内水力损失、圆盘摩擦损失和容积损失等能量损失经验公式是以模型泵的外特性为判定依据[9-11]，而后3种方法引入了内流分析结果。基于涡动力学的方法通过对泵内局部不良流动放大，研究其与水力性能的关系达到优化水力设计的目的[12-14]。能量梯度方法对计算的流场数据进行处理，获得流道内能量梯度函数分布，并基于能量梯度理论对泵内失稳进行分析[15]。……