机械工程学报

作者：李倩倩, 汤德利, 葛检, 陆怡, 别锋锋, 朱晓渠

单位：1. 常州大学机械与轨道交通学院 常州 213164;2. 江苏省能源动力高端装备工程研究中心 常州 213164;3. 中石化宁波工程有限公司 宁波 315100

关键词：悬浮叶轮式旋涡泵,内流特性,能量交换,轴向力,间隙厚度；

基金：国家自然科学基金资助项目(52206041)。

设计三种进出口轴向间隙厚度不同的旋涡泵模型(C1J3、C1J1和C3J1)，采用SST k-ω湍流模型对悬浮叶轮式旋涡泵内部流动进行数值模拟，计算叶轮悬浮在不同轴向位置时旋涡泵的外特性和全三维流场，探讨旋涡泵各部件的压力分布特点和质量交换机理，并进一步揭示悬浮叶轮所受轴向力的变化规律。结果表明，三个模型中泵壳流道和轴向间隙内的压力增长模式一致，均从流动发展区逐渐过渡到流动发展加速区再进入阻隔面区域。流动发展区内流体流动尚不稳定，发展加速区内叶轮和泵壳流道内流体的交换流动稳定而充分，而阻隔面区内压力剧烈变化以阻止液体泄漏。与轴向间隙厚度相同的泵模型C1J1相比，模型C1J3和C3J1的扬程和水力效率较低，且受叶轮偏离影响，叶轮和泵壳流道内流体的能量交换强度相对较弱，各部件内监测点的压力增速也较为缓慢。此外，叶轮所受轴向力与叶轮悬浮位置有关，且有偏向轴向间隙厚度较大方向的 趋势。

来源：2024年第14期

《机械工程学报》期刊编辑部

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