第３０卷第９期２０１２年９月水 电 能 源 科 学ＷａｔｅｒＲｅｓｏｕｒｃｅｓａｎｄＰｏｗｅｒＶｏｌ．３０Ｎｏ．９Ｓｅｐ．２０１２文章编号： １０００ － ７７０９ （２０１２ ） ０９ － ０１３３ － ０４叶片进口安放角对离心泵性能影响吴志旺，见 文，刘卫伟（上海东方泵业（集团）有限公司，上海２０１９０６ ）摘要：为全面了解进口安放角对离心泵性能的影响，在型号为 ＤＦＧ１５０ － ９离心泵叶轮水力模型基础上添加正负冲角，获得６组叶片模型，利用 ＲＮＧκ － ε 模型考虑湍流影响，采用均质多相模型和 Ｒａｙｌｅｉｇｈ － Ｐｌｅｓｓｅｔ方程考虑空泡生长和溃灭，对６组模型进行三维定常湍流数值模拟，并对效率、扬程和空化余量等进行预测和对比分析。结果表明，添加负冲角，泵效率下降很多，效率曲线向小流量方向偏移，且加速泵抗空化性能恶化；添加０°～１５°冲角，所加正冲角...

　　第３０卷第９期２０１２年９月水 电 能 源 科 学ＷａｔｅｒＲｅｓｏｕｒｃｅｓａｎｄＰｏｗｅｒＶｏｌ．３０Ｎｏ．９Ｓｅｐ．２０１２文章编号： １０００ － ７７０９ （２０１２ ） ０９ － ０１３３ － ０４叶片进口安放角对离心泵性能影响吴志旺，见 文，刘卫伟（上海东方泵业（集团）有限公司，上海２０１９０６ ）摘要：为全面了解进口安放角对离心泵性能的影响，在型号为 ＤＦＧ１５０ － ９离心泵叶轮水力模型基础上添加正负冲角，获得６组叶片模型，利用 ＲＮＧ － 模型考虑湍流影响，采用均质多相模型和 Ｒａｙｌｅｉｇｈ － Ｐｌｅｓｓｅｔ方程考虑空泡生长和溃灭，对６组模型进行三维定常湍流数值模拟，并对效率、扬程和空化余量等进行预测和对比分析。结果表明，添加负冲角，泵效率下降很多，效率曲线向小流量方向偏移，且加速泵抗空化性能恶化；添加０～１５冲角，所加正冲角越大，小流量区效率越低，大流量区效率越高，且效率曲线向大流量方向偏移，对泵空化性能影响不明显；当正冲角添加至 ２０ 时，泵抗空化性能急剧下降，泵效率下降很多。关键词：叶片进口安放角；离心泵；性能；数值模拟；负冲角中图分类号： ＴＨ３１１文献标志码： Ａ收稿日期： ２０１２ － ０２ － ０３ ，修回日期： ２０１２－ ０３ － ０２作者简介：吴志旺（ １９８２ － ），男，工程师，研究方向为流体机械理论、特性及流动模拟，Ｅ － ｍａｉｌ ： ｗｕｚｈｉｗａｎｇ０９＠１６３．ｃｏｍ 泵性能一般包括流量、扬程、轴功率、效率和空化余量等参数，其中轴功率可由流量、扬程、效率等参数计算获得。由泵叶片型线方程可知，叶片安放角变化规律对泵性能影响很大，因此研究叶片安放角变化规律对泵性能的改善具有重要意义 ［１ ］ 。通常离心泵设计时叶片进口角取略大于液流角，一般采用正的冲角能减小叶片弯曲，从而增加叶片进口过流面积和减小叶片排挤 ［２ ］ 。近年来，随着ＣＦＤ技术的迅速发展，数值模拟技术已成为研究泵内部流动规律和预测泵性能的一种重要手段。鉴此，本文以型号 ＤＦＧ１５０ － ９离心泵叶轮水力模型为例，采用ＣＦＤ技术通过添加不同叶片进口冲角并进行模拟分析，研究了叶片进口安放角对离心泵性能的影响，为水泵设计时选取合理叶片进口安放角提供了有益参考。１ 水力模型及网格划分（１ ）水力模型。为获得较好的研究结果，本文选取型号为 ＤＦＧ１５０ － ９离心泵叶轮水力模型进行研究。离心泵性能参数为：流量 Ｑ ＝２００ｍ３ ／ｈ、扬程 Ｈ ＝３２ｍ 、空化余量 Ｎ ＰＳＨｒ ＝４．５ｍ 。叶轮几何参数为：叶轮出口直径 Ｄ ２ ＝３２２ｍｍ 、叶轮出口宽度 ｂ２ ＝２２ｍｍ 、叶轮进口直径 Ｄ ｊ ＝１４８ｍｍ 、叶片数 Ｚ ＝６ 、进口冲角 １ｂ ＝０．６ 。为全面研究进口安放角对泵性能的影响，本文在原叶片中间流线安放角基础上添加了正负冲角。冲角添加值见表 １ 。（２ ）网格划分。该模型泵过流部件分为吸水表 １ 冲角添加值Ｔａｂ．１Ｖａｌｕｅｏｆｉｎｃｉｄｅｎｃｅａｎ ｇ ｌｅ（ ） 模型编号１２３４５６ １ｂ ２０ １５ ７．５ ０．６ －４ －１０室、叶 轮 和 蜗 壳 三 部 分。 采 用 三 维 造 型 软 件Ｐｒｏ ／ Ｅ对泵过流部件计算域进行三维造型。为避免进出口速度梯度较大而影响计算结果，在吸水室进口和蜗壳出口增加延长段。利用网格划分软件 ＡｎａｓｙｓＩＣＥＭ ，并采用四面体非结构网格对泵过流部件进行网格划分。对整体区域进行网格无关性检验，当扬程相关性低于 ０．５％ 时网格数对计算结果无影响。泵吸水室、叶轮和蜗壳网格数分别为３３１２５０ 、 ７９２３５０ 、 ３８２８９０个，网格划分结果见图１ 。图 １ 计算域及网格Ｆｉ ｇ ．１Ｃｏｍ ｐ ｕｔａｔｉｏｎｄｏｍａｉｎａｎｄｇ ｒｉｄ２ 数值计算方法ＡｎｓｙｓＣＦＸ采用 ＲＮＧ － 模型考虑湍流影响 ［３ ］ ，采用均质多相模型和 Ｒａｙｌｅｉｇｈ－ Ｐｌｅｓｓｅｔ方程 ［４ ］ 考虑空泡生长和溃灭，进而空化模拟。为提高空化计算收敛速度，以未发生空化单相计算结果作为空化两相流动初始值 ［５ ］ 。泵内空化产生通