流泵技术中的水利设计和研究现状

　　高速部分流泵又称切线增压泵，是一种小流量、高扬程泵。其过流部件和结构与般离心泵不同，是基于新的理论研制成功的一种新型泵。最初主要用于火箭发动机巾，如今已广泛运用于石化工业，高建泵的叶轮足开式的，运转中几乎小会产生轴向推力负荷，所以不会产生因汽蚀、平衡盘磨损等引起的不正常的轴向推力;叶轮不需要密封环，无密封环泄漏问题，还可以抽送不清净的、较高黏度(500mm2/s)的介质;在低比转速范围内，高速泵的效率比普通离心泵高;配置诱导轮后有优良的汽蚀性能，而且具有在r阔的流量和转速范围内的适用性。与多级离心泵、往复泉槲比有许多显著的优点，因此备受用户欢迎。

　　(l)水力设计与研究现状

　　Barske和Turton的开创性上作提出了切线泵设计的理论基础，切线泵和普通离心泵一样都遵守Fuler方程，所不同的是，切线泵蜗壳内的旋转液体与叶轮之问基本没有相对流动，叶轮与液体保持一种刚体的关系，每当单个流遭与扩散管接通的瞬间就将最外层液体船切向抛出，叶轮内的液体按能最高低山内向外分层次做同心旋转运曲。

　　①对几何参数的研究Anderson的面积比娘理提到：叶轮的出口过流面积与泵体喉部面积之比是离心泵扬程、流量等性能的重要决定因素，它们之间有一个最佳组合。试验证明，切线泵的固有特性与高速还是低速无关，设计的关键在于选取扬程系数Y和流量系数F，而Y、F与泵的几何形状及尺寸比值有很大关系。根据统计，Y- 0.65~。.75，F=0.75-0.85，若取平均值，设计参数和实际参数偏差在7%以内。有学者提出 种性能参数的精确设汁方法。该方法考虑到扩散器喉部的雷诺散、平均粗糙度和扬程回收效率，对Y和F系数的修正，在一定范围内取得良好的效果，试验结果和测值误差小于0 6%。

　　扩散管部直径do起控制流量大小的作用，随着do增大，泵的流量和比转速增大，效率提高，扬程系数也略有提高;切线泵的扩散管内表面粗糙度、扩散管轴线弯曲对水力损失的影响不容忽视;叶轮直径减小，泵的最优工况点将向小流量方向移动，切线泵的叶轮切割表现出流量下降很快而扬程下降很慢，这与离心泵恰好相反;增加叶片数不能增加泵的流量，但能提高泵的扬程系数;单纯的扩散管内液体流动，前人在理论和试验上已经研究得很透彻，但切线泵扩散管的流动十分复杂，喉部回流产生旋涡造成水力损失并使有效过流面积缩小，这种情况随着泵流量增加而加剧，直到喉部产生汽蚀、扬程和教书急剧下降并产生强烈噪声。

　　②CFD技术在高速泵中的应用 近年来CFD (cornputational fluid dynamics)技术已经能够比较准确地反映叶轮机械内部的流动情况，并应用于新产晶开发，使泵性能、效率、寿命有所提高，降低噪声，利用商用软件Fluent或STAR-CD求解定常不可压缩雷诺平均方程，切线泵内部流场周期变化的信息被逐渐掌握。图12表示某叶片数为10的切线泵一个周期内叶轮转过角度和扬程的变化荧系，图12中直线为该泵实际测试的扬程H。数值模拟结果表明，切线泵内流场非常复杂，叶轮进口有明显冲击，叶轮各流道情况差别很大，蜗壳内流动呈现旋涡向前推进特征，上下游流动具有强烈的相互作用。切线泵的瞬时扬程和叶轮与蜗壳的相对位置有关，扬程的变化频率与转速和叶片数有关。从叶轮的水试结果也观察到泵出口的压力脉动，表明叶轮出口和泵体流道问存在反向涡流和二次流。如何改善切线泵小流量的不稳定性，国内外学者提出. 一些措施，如设计长短叶片，诱导轮前增加孔板，安装反向流稳定器等。

泵的高速化产生r各种问题，如临界转速、动平衡、轴承、噪声等。对于用户来说，最关心的问题是泵必需的汽蚀余量和轴封。