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提出了用正反問題迭代法設(shè)計(jì)混流泵葉輪的新方法。該方法能夠有效地彌補(bǔ)傳統(tǒng)方法設(shè)計(jì)葉片時(shí)軸面流動(dòng)的計(jì)算僅滿足流體連續(xù)方程的缺陷,同時(shí)考慮了葉片形狀對軸面流場計(jì)算的影響。通過兩類相對流面迭代求解流體連續(xù)方程與運(yùn)動(dòng)方程,完成設(shè)計(jì)葉輪的正問題計(jì)算。采用逐點(diǎn)積分法進(jìn)行葉片骨線繪型,在軸面上加厚葉片,在保角變換平面內(nèi)修圓葉片頭尾部,完成反問題設(shè)計(jì)。正反問題迭代計(jì)算直至收斂,最終完成混流泵葉輪的設(shè)計(jì)。采用SIMPLEC算法,通過求解Navier-Stokes方程和RNGk-ε湍流模型方程,模擬了混流泵葉輪內(nèi)的三維流場,獲得了葉輪內(nèi)的速度與壓力分布。結(jié)果表明:正反問題迭代方法設(shè)計(jì)的葉片對于水流的控制能力增強(qiáng),葉輪內(nèi)部流動(dòng)穩(wěn)定,壓力分布均勻,具有更優(yōu)的水力性能。
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在設(shè)計(jì)工況下,對一個(gè)較高比轉(zhuǎn)速的混流泵葉輪內(nèi)部流動(dòng)進(jìn)行三維湍流數(shù)值模擬計(jì)算.通過分析混流泵葉輪內(nèi)部的流動(dòng)特點(diǎn),發(fā)現(xiàn)由于局部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不合理,流道內(nèi)產(chǎn)生了較大范圍漩渦區(qū)和壁面脫離現(xiàn)象,增加了流動(dòng)損失.針對這一問題提出了改進(jìn)措施,采用一種多參數(shù)的優(yōu)化方法對葉輪葉型進(jìn)行設(shè)計(jì),并分析了葉片型線對葉輪內(nèi)部流場的作用規(guī)律.結(jié)果表明,控制葉型彎曲度可以有效控制葉片進(jìn)口處的馬蹄渦,消除近壁面流動(dòng)分離和漩渦,減小流動(dòng)中的通道渦強(qiáng)度和影響范圍,改進(jìn)后葉輪流道內(nèi)存在的渦團(tuán)和流動(dòng)脫離現(xiàn)象基本消失,葉輪水力效率相對提高4.74%,單位功耗的揚(yáng)程增加11.5%.葉輪性能參數(shù)的計(jì)算數(shù)據(jù)與試驗(yàn)數(shù)據(jù)吻合較好,驗(yàn)證了所采用的計(jì)算方法及模型的準(zhǔn)確性和可靠性.
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