離心泵內(nèi)定常流動(dòng)分析
1、速度分布:
葉輪通過旋轉(zhuǎn)將機(jī)械能傳遞給流體,使流體獲得能量,逐漸增大泵內(nèi)流體的壓力和速度。流體在進(jìn)口處流動(dòng)比較均勻哪趟,進(jìn)口流速比較低;葉輪內(nèi)各流道的流動(dòng)具有明顯的不對(duì)稱性,各流道的出口靠近葉片處得速度都很大棍厂,但是各流道流速變化趨勢(shì)與理論分析一致颗味,即從葉輪進(jìn)口到葉輪出口流速逐漸增大。
蝸殼是將葉輪流出的高速流體匯集勋桶,使流體動(dòng)能進(jìn)一步轉(zhuǎn)化為勢(shì)能猛疗,是一個(gè)速度減小,壓力增大的過程牛跷。蝸殼內(nèi)的流動(dòng)沿著流體流動(dòng)方向定合,流速逐漸降低。
圖10-3是葉輪相對(duì)速度矢量圖叛榆。圖10-3a喂惜、b、c是葉輪內(nèi)三個(gè)不同回轉(zhuǎn)面內(nèi)流體相對(duì)速度的矢量分布圖码遥,可以看到三個(gè)回轉(zhuǎn)面上各流道的相對(duì)速度分布均勻服半,但接近蝸殼出口處得兩個(gè)流道中有渦流產(chǎn)生,而且方向與葉片旋轉(zhuǎn)方向相反班粥。圖10-3d是葉輪x=0截面的相對(duì)速度矢量圖滤灸,其相應(yīng)位置也有渦流產(chǎn)生。由于是有限葉片溜勃,相對(duì)速度分布不均翁旁,必然有軸向渦流,加之蝸殼內(nèi)的流體回流至這兩個(gè)流道廉丽,使得渦流更加明顯倦微,產(chǎn)生了較大的流動(dòng)損失。
蝸殼的功能就是收集從葉輪出來的高速液體正压,將高速液體的動(dòng)能轉(zhuǎn)化為壓能欣福。蝸殼出口處得流體處于一個(gè)均勻的緩慢的擴(kuò)壓過程,流動(dòng)需要經(jīng)過很長的一段區(qū)域才能趨于均勻焦履。圖10-4是蝸殼z=0截面的流速分布拓劝,由圖可以看出:在螺旋線區(qū)域流速基本平穩(wěn);由于受到從葉輪出來的高速液體的影響裁良,在每個(gè)葉片出口附近流速比較高凿将,由于蝸殼的擴(kuò)壓作用,有趨于平穩(wěn)价脾;在蝸殼隔舌后的出口部分牧抵,流速不斷降低。
2侨把、蝸殼截面二次流分布:
圖10-5是蝸殼8個(gè)截面位置示意圖犀变。圖10-6a、b秋柄、c考叽、d肢姜、e、f连碎、g驰闺、h是蝸殼各截面的二次流分布,可以看到流體沖擊到蝸殼壁面后往兩側(cè)流動(dòng)弧哥,從而產(chǎn)生兩個(gè)方向相反的漩渦呕豪,截面7和8為明顯,由此可推斷出蝸殼的流體是沿兩對(duì)相反的螺旋線前進(jìn)的榆眷。
3糯档、壓力分布
圖10-7是葉輪壓力分布圖。有圖10-7a屡旺、c蜡幼、e靜壓分布圖可知,在葉輪內(nèi)靜壓沿半徑方向逐漸增大端制,水泵的機(jī)械能成功地轉(zhuǎn)化為壓力能(勢(shì)能)嗓万。這一轉(zhuǎn)換,部分是由于離心力所增加的壓力能灸叼,另一部分是由于流道過流斷面增大導(dǎo)致流體相對(duì)速度下降所轉(zhuǎn)換的能量油宜。靜壓小值出現(xiàn)在葉輪的健康靠近葉片吸力面處,此處容易發(fā)生汽蝕怜姿。在蝸殼中靜壓隨蝸殼的半徑增大而增大,在蝸殼出口蝸舌附近靜壓分布不均勻疼燥,隔舌處沖擊比較大沧卢,此處將產(chǎn)生較大的能量損失。
總壓為靜壓與動(dòng)壓之和醉者,反映的是流體在葉片作功時(shí)總機(jī)械能的轉(zhuǎn)化情況但狭。因此葉片流動(dòng)中要克服流動(dòng)阻力以輸送流體(這是水泵的基本要求之一),葉片對(duì)流體點(diǎn)的作功不能全部轉(zhuǎn)化為壓力能撬即。從圖10-7b立磁、d、f全壓圖中可以清楚地觀察到流動(dòng)非對(duì)稱性的存在剥槐,總壓是沿徑向不斷增加的唱歧,接近于蝸殼出口處得流道壓力分布不均勻,結(jié)合圖10-3能很好地說明渦流損失的存在助潭。
由圖10-7g烙凝、h可以清楚地看到右側(cè)葉輪進(jìn)口處有較大的低壓區(qū),區(qū)域1對(duì)應(yīng)于圖10-3d中的相應(yīng)區(qū)域1打且,給出了渦流所處得位置宠录。
圖10-8a椅损、b是葉片壓力面壓力分布圖』鲷铮可以看到吉挎,無論靜壓分布還是總壓分布,都是非常均勻的椭斜。圖10-8c氨固、d是葉片吸力面壓力分布圖,可以觀察到葉片吸力面靜壓分布均勻炒肚,但是總壓分布不均勻猪出,進(jìn)口有低壓區(qū)存在。
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