单流道泵内部流动研究方法探讨

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单流道泵内部流动研究方法探讨收稿日期:2003209208 基金项目:上海市教委发展基金资助项目(2000A14) ;上海市重点学科建设资助项目
摘要: 该文将单流道泵叶轮和涡壳作为-个整体 ，利用势流理论计算了单流道泵内部流动 ，对流厨行初步分析 ，
得到了叶轮转至不同角度时水对叶轮的径向力以及水功率.同时 ，作者还利用湍流模型对单流道泵内三维湍流流
动进行了数值模拟 ，并通过两种方法的结果比较和与实验对比以及对应用前景分析等验证了研究方法的实用性.
关键词: 单流道泵; 势流; 径向力; 湍流模型
中图分类号: O 35 ; TH 38文献标识码: A
Internal Flow in Single Vane Pump
CHEN Hong2xun ， MA Zheng
(Shanghai Institute of Applied Mathematics and Mechanics ， Shanghai University ， Shanghai 200072 ， China)
Abstract : The internal flow in single vane pump is simulated and analyzed with the potential flow
theory while the volute chamber and impeller is considered as an entirety. Radial force and water
power are obtained with the impeller at different positions. 32D turbulent flow in single2channel pump
is simulated with the modified k2 εturbulent model . The practicability of these two methods is proved
based on comparison between result s of the two methods and on experiment s.
Key words : single vane pump ; potential flow ; radial force ; turbulent model
单流道泵具有较好的无堵塞和无损性能 ，并具
有效率高、高效区宽、扬程曲线平缓等特点 ，适用于
输送含有大颗粒固体物质或易缠绕长纤维等杂物的
液体[1 ]
.由于单流道泵的开发历史较短 ，单流道泵
的设计理论不够完善 ，在工程设计中多数设计是建
立在经验基础上 ，以至于设计出的泵性能和运行稳
定性得不到保证.因此迫切需要对单流道泵的内部
流动进行深入的研究 ，为设计出性能高、运行稳定的
单流道泵提供理论基础[2 ]
.
单流道泵内部流动的研究工作开展得较少 ，国
内仅清华大学[3 ]
、江苏大学[4 ]
等学校对单流道泵叶
轮的内部流道进行了-定的计算和分析 ，较难反映
其能量转换原理和特征.
本文从两方面探讨单流道泵内部流动的研究方
法 ，第-种方法是将单流道泵的内部流动作为势流
流动处理 ，把实际的泵内三维湍流流动问题简化为
蜗室内单流道泵叶轮的势流绕流问题 ，并将叶片和
蜗室作为-个整体数值模拟了泵内的流动 ，这种方
法计算简便 ，容易引入实用.第二种方法是建立了单
流道泵内部三维粘性流动的控制方程组 ，提出计算
单流道泵内部三维湍流流动的方法 ，即把叶轮内旋
转的流惩涡壳内不旋转的流场同时进行数值计
算.在内部流动研究的基础上 ，可进-步计算水对叶
轮的作用力.