叶片进口边位置对单叶片离心泵蜗壳内压力脉动的影响

陈建芳，施卫东，张德胜，谭林伟

(1.江苏大学 流体机械工程技术研究中心，江苏 镇江 212013；2.常州大学 石油工程学院，常州 213164；3.南通大学 机械工程学院，江苏 南通 226019)

单叶片离心泵具有良好的无堵塞和抗缠绕性能，非常适合用做输送具有长纤维及大颗粒物质的污水泵[1-2]。由于单叶片叶轮结构的不对称，在运行过程中泵内周期性不稳定流动力，会使叶轮产生强大压力脉动和径向力，迫使叶轮发生径向偏转，产生振动和噪声，最终会导致机械和过流部件的损坏[3-4]。

Chu等[5]通过PDV(photonic Doppler velocimetry)测量得出蜗壳和叶轮的动静干涉和叶轮出口不均匀出流引起的叶片脉动是泵产生振动和噪声的重要原因，叶轮和隔舌之间的间隙对流动结构和噪声有显著影响。Kaupert等[6]利用安装在单个叶片通道内的压阻式压力传感器，采用遥测系统从旋转的叶轮内取样，试验结果表明叶轮和蜗壳相互作用引起的压力波动随着体积流量的增大偏离最佳效率点越远，并且越接近叶轮叶片后缘压力波动越强烈。Spence等[7]通过数值计算方法提取了15个位置的压力脉动数据，且数值计算结果和试验结果在额定流量工况时吻合较好，通过分析泵内不同位置的压力脉动数据，对蜗壳上压力脉动监测点的位置选择提出了建议。Daly等[8]采用CFX软件对单叶片离心泵内瞬态压力进行了数值模拟，对于任意给定的叶轮位置，扬程、径向速度等都有非常显著的变化。Al-Qutub等[9]研究了蜗壳与隔舌的径向间隙和叶片出口形状对泵压力脉动的影响，结果表明适当减小径向间隙和叶片出口处采用V形切口可降低压力脉动和振动水平。……