离心泵进口回流漩涡特性浅析

摘要：应用ANSYS CFX软件对不同工况下低比转速离心泵进口处的三维湍流流场进行了数值模拟。采用标准k-ε模型对不同工况下的进口流场进行定常模拟，并对其结果进行分析，得到了各工况下回流漩涡的强度、位置、形态等静态特性。在此基础上，对进口流场进行了大涡模拟，分析了不同工况下在叶轮转动的过程中回流漩涡的数量、强度、位置等特性的变化，并描述了回流漩涡随叶轮转动从发生、发展、衰减到消失的全过程。结果表明，模型泵回流发生的关键流量点为0.7Qd。回流发生后，随着流量的减小，回流强度增加，回流漩涡的体积变大，漩涡中心向进水管内移动，堵塞部分流道。回流漩涡随叶轮一起绕进水管中心线旋转，且不同流量下出现的漩涡数量和漩涡强度不同。当流道扫过蜗壳出水断面时，流道进口回流初生，在一个叶轮旋转周期内，回流完成从初生、发展、衰减到消失的全过程。随着各流道内相对速度和压力梯度的变化，流道进口回流漩涡呈现不同形态。

关键词：离心泵;进口回流;数值模拟;漩涡特性

0    引言

离心泵在小流量工况下运行时，在叶轮进口处会出现回流现象。流体从叶轮中倒流出来进入进水管，又从靠近叶轮轮毂处重新回到叶轮内。回流的产生会消耗能量，降低水泵的效率。同时，回流漩涡会导致流量和压力脉动，加剧叶轮内部的汽蚀，进而产生振动和噪声[1]。

回流漩涡的存在是回流对水泵造成不利影响的根本原因，为了了解回流漩涡的特性，认识回流漩涡的产生机理和变化规律，国内外学者对离心泵进口回流漩涡进行了大量研究。……