混流泵作透平的数值计算与试验1

研究对象为1台比转速为 220 的混流泵作透平.设计扬程10 m.轴功率5 kW。混流泵作透平各主要过流部件具体参数见表 1。采用的混流系作透平试验台示意图见图 1其中增压泵提供高压流体，高压流体通过管道进人混流泵作透平,带动叶轮旋转。通过流量传感器可以准确采集到透平的实时流量，通过透平进出口的压力传感器可得到透平进出口的压力，从而算出透平扬程测功机通过励磁电流可使透平转速稳定在1450rpm，并准确测出混流泵作透平的轴功率。试验台测量的扬程、流量、轴功率、效率的相对误差分别为士0.5%、士0.72%士0.4%、士0.97%。

采用ICEM 对流场进行六面体结构化网格划分，网格装配图见图 2。流域主要分为蜗壳、叶轮、蜗壳与叶轮间隙、尾水管、前泵腔间隙和后泵腔间隙6个区域，保证近面处 y值均小于100。对网格无关性进行检查.发现当网格数量大于180X10’个时，效率的波动小于 0.5%.因此本文的网格数控制在 180X10’ 个以上。

采用 ANSYS CFX 对混流泵作透平进行流场计算,分析类型设置为稳态，介质采用 25 C的常温水，湍流模型选用ke,进口设置为压力进口，为 1atm.出口为质量流量出口，通过改变流量的大小获得不同流量下的扬程和效率，叶轮部分设置为旋转域，转速1450 rpm，其余部分设置为静止域，蜗壳与叶轮交界面及叶轮与尾水管交界面设置为动静交接面，其余交界面设置为静静交界面。壁面粗髓度设置为 50 pm，无滑移。计算步长设置为 2000 步，收敛精度设置为 10。