切割叶轮对离心泵气蚀性能影响的数值分析*

毕智高，林禄彬，李史珍

(1.榆林学院 化学与化工学院，陕西 榆林 719000；2.中油国际管道公司中哈天然气管道项目，北京 100007)

当离心泵所输液体的绝对压力降至其所处温度下的饱和压力时，液体开始汽化而产生汽泡，气泡随液体流动至高压处发生溃灭，该现象称为气蚀，气蚀是限制离心泵性能提高的主要因素之一。气蚀余量对于离心泵的设计、试验和使用都是十分重要的气蚀基本参数。设计时根据对气蚀性能的要求进行，若用户给定了具体使用条件，则泵设计的必需气蚀余量(NPSHr)必须小于按使用条件确定的有效气蚀余量(NPSHa)[1]。一般以与不发生气蚀时的扬程相比下降3%的点为泵气蚀的临界点[2-3]。关于泵气蚀[4-7]国内学者已有较为广泛的研究。

随着叶轮外径的不断切割，泵的气蚀性能越来越差是业界的共识，然而对于气蚀性能变差的原因相关的研究则相对少见。对于大多数泵企，在新产品出厂前进行全直径叶轮和最小直径叶轮的气蚀测试，并利用线性插值法得出中间各个直径下的气蚀数据；有时候仅以全直径下的气蚀曲线作为所有直径下叶轮的气蚀曲线，显然这种方法不太合理。

为了获得切割叶轮所导致泵气蚀性能变差的原因，通过CFX商业软件，利用CFD数值模拟的方法在额定转速下对某双吸离心泵不同叶轮切割直径下的气蚀性能进行分析。

1 模型参数与数值模拟

采用的泵模型见图1。设计工况为流量1 580 m3/h，扬程75 m，转速1 780 r/min，比转速为117，最大叶轮直径430 mm。……