基于数值模拟的离心式渣浆泵的叶轮设计研究

　　1 叶轮的水力尺寸设计

　　叶轮是渣浆泵的重要组成元件，在泵的运转过程中起着关键作用。叶轮结构包括叶片和盖板，本设计的叶轮是由一组扭曲叶片和两个个盖板以及背叶片构成。水泵叶轮上的叶片又起主要作用，水泵叶轮的形状和尺寸与水泵性能有密切关系。叶轮水力设计的好坏，对于泵的扬程、流量、效率和特性曲线的几何形状等都有一定的影响。叶轮造型曲线的光滑性越好，泵的水力性能和可靠性也越好。因此，在叶轮造型过程中要着重考虑叶片的光顺度。

　　渣浆泵的叶轮的主要几何尺寸有：叶轮进口直径D0=130mm、叶片进口直径D1=100mm、叶轮出口直径D2=390mm、叶片进口宽度b1=30mm、叶片进口角β1=25 o、叶轮出口宽度b2=22mm、叶片出口角β2=20o、叶片数z=50、叶片包角φ=144o等。

　　2 叶轮的建模及数值计算

　　已有较多的国内外学者利用数值模拟的方法对渣浆泵进行分析优化，本文中叶轮建模的主要步骤如下：

　　(1)由于叶轮前后盖板形状较为简单，可直接根据设计的尺寸绘制草图并进行凸台拉伸，拉伸的厚度根据之前的计算结果确定;

　　(2)在叶轮进口处进行圆角处理，可有效减少水流阻力，圆角半径由计算得出;

　　(3)根据叶轮计算部分确定的型线，绘制在平面草图上后，可根据不同的角度对应不同的半径，使用软件中的样条曲线绘制，并利用投影曲线进行反转投影，形成叶片工作面和前盖板交线附着在上盖板内表面上，同理，叶片工作面和后盖板交线附着在后盖板内表面上;

　　(4)在两条曲线之间的入口处，中间段，出口处绘制叶片截面，截面形状为矩形，叶片厚度采取中间厚，进出口偏薄的原则;

　　(5)利用放样命令，以前后盖板上的曲线为引导线，选取步骤四中三个截面为约束，进行放样拉伸，再进行阵列，形成一组扭曲的叶片;

　　(6)背叶片根据设计尺寸进行简单的拉伸，切除，阵列等。注意，前后盖板各需要一组。其次，按照要求对各部位倒圆角。

　　width=146,height=173,dpi=110

　　(a)轴测

　　width=178,height=173,dpi=110

　　(b)正面

　　width=259,height=116,dpi=110

　　(c)剖面

　　叶轮建模完成后，需要提取液体流域进行模拟分析，主要依靠组合删减的命令，

　　通过CFX数值扬程可知，选用清水作为介质时渣浆泵的扬程约可以达到43m，进出口的能量差为14620w。

　　对于流域速度分布分析可知，流体在叶轮内的速度分布呈现一定的规律性，从叶片进口至叶片出口速度逐步增加，从图4和图5中可以看出，叶片的工作面上的速度明显比叶片背面的速度大。蜗壳中的速度不大，因为流体流入蜗壳后，动能转化为流体的压能，速度逐渐减小，隔舌处出现低速区。从整体上来看，整个流道的速度分布和理论分析相符。

　　本文源自http://www.yalvjipump.com/news/272.html，转载请注明出处。

(责任编辑：压滤机专用入料泵http://www.yalvjipump.com)