机械工程学报

作者：郭广强, 李瑞安, 张人会, 陈学炳, 王静宜

单位：1. 兰州理工大学能源与动力工程学院 兰州 730050;2. 甘肃省流体机械及系统重点实验室 兰州 730050

关键词：液环泵,不同流量工况,轴向间隙泄漏,等离子体激励,流动控制；

基金：国家自然科学基金(52269021，51979135)、中国博士后科学基金(2022 MD713759)、甘肃省自然科学基金(21JR7RA220)和兰州理工大学红柳优秀青年人才支持计划资助项目。

液环泵叶轮轴向间隙泄漏加剧了泵内气液流动结构的复杂多变，导致泵性能及运行稳定性降低。为此，引入等离子体激励技术对泵间隙泄漏流动进行控制，探究等离子体激励对不同流量工况下间隙泄漏流动的调控机理。研究结果表明，15 kV激励电压的等离子体激励使液环泵在流量为0.01 kg/s、0.03 kg/s及0.05 kg/s工况的效率相对值分别提升了3.6%、4%及0.6%；流量为0.03 kg/s工况的泄漏涡在等离子体激励作用下沿泄漏流反方向前移，其降低了近壁区湍流结构的复杂性，导致间隙泄漏流水力损失和压力脉动强度的减小，起到明显的增效扩稳效果；流量为0.05 kg/s工况下的泄漏流在等离子体激励下呈波浪流流型且其在流动过程中出现多个二次流结构，导致等离子体抑制效果不明显。不同流量工况下，当等离子体激励位置位于叶片顶部区域时，轴向间隙泄漏得到有效抑制；随着叶轮的旋转，当激励位置逐渐向泄漏流下游移动时，由于泄漏流充分发展，其流动控制效果逐渐减弱。研究结果可为液环泵性能优化提供理论参考。

来源：2024年第22期

《机械工程学报》期刊编辑部

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