轴流泵的问题研究
轴流泵是利用叶轮在水中旋转时产生的推力将水提升的，这种泵由于水流进入叶轮和流出导叶都是沿轴向的，故称轴流泵。 轴流泵按泵轴的安装方式分为立式、卧式和斜式三种，它们的结构基本相同。目前使用较多的是立式轴流泵。主要零部件有：喇叭管、叶轮、导叶体、出水弯管、轴和轴承、填料函等。 关于轴流泵在失速工况和空化工况下的水力性能及流动特性，前人的研究工作取得了一定的成果，但同时也存在一些不足。
(1)虽然前人通过实验研究发现了轴流泵失速工况下叶轮进出口回流、旋涡等不良流动现象，但对叶轮内部流场特性的研究还不够充分，特别是对失速工况下造成轴流泵性能曲线出现“马鞍区”的内部流动机理、叶轮进出口回旋流动形成及其影响因素的分析还很少。
(2)轴流泵内部的空化现象以多种形式存在，而目前泵内空化流场的可视化观测主要集中于叶梢处和叶顶间隙内，针对叶片表面空化流动的研究相对较少。另外，山东轴流泵，根据水翼空化的研究成果，相比间隙涡空化对水翼水动力特性产生的影响，水翼表面的空化流动对其影响更为关键。因此，有必要开展轴流泵叶片表面空化流动的研究，以分析不同空化发展阶段叶片表面空化流动的演化特点和对泵性能的影响规律。
(3)CFD技术己在轴流泵性能预测、内部流动分析以及结构优化等各方面得到了广泛应用，化工轴流泵，并取得了一定的研究成果。虽然传统的基于涡粘假设的湍流模型在目前工程湍流计算中得到广泛应用，但此类模型一方面无法准确捕捉泵内部非稳态的流动结构，另一方面无法准确反映流线弯曲引起的流动曲率效应。因此，研究一种兼顾计算效率、能包含更多流动尺度信息、又对流动曲率效应敏感性较强的预测模型，对于完善轴流泵数值研究的理论以及工程应用具有重要意义。
轴流泵的相关知识有哪些？
轴流泵为一种高比转数（500~1200）叶片泵，其流量大扬程低，轴流泵 扬程，流量大约在0.1~50米3/秒范围内，扬程一般低于25米；多数在4~15米。液流在旋转翼形叶片作用下，产生沿轮轴轴向的运动。又因它的叶片象螺旋桨，所以又叫做螺旋桨泵。 在轴流泵中，水的流动如同在螺旋表面上的运动一样，即一方面沿轴前进，另一方面还跟着叶轮旋转。 从叶轮中流出来的带有切向速度的旋转水流，如果直接进入管道，则这一部分旋转的动能就讲完全损失掉。为此，需要消除液体的旋转运动，并把它的动能变换为压力能，达到提高水泵效率的目的，因此设有导叶。 导叶的数目一般比叶轮叶片的数目多一片或少一片。而叶轮叶片数与比转数有关，低比转数轴流泵（ns=500~600），叶片数Z=5~6；中比转数轴流泵（ns=800~900），叶片数Z=4；高比转数轴流泵（ns>1000），Z可取3片或2片。对于可调节的轴流泵叶轮（即叶片可以转动），Z>4时会造成转动机构上的困难。导叶进口边与叶轮出口边之间的距离也有一定的要求，一般为0.1D，D为导叶直径；如果这个距离太小，轴流泵运行不稳定，如果距离太大，则又增大了水力损失。 轴流泵产生的理论水头，其方程式和离心泵的很相似，不过考虑到轴流泵出口与入口圆周速度相同，所以有： H∞=u2(v2u-v1u)/g 自吸泵 如果叶轮入口没有预旋，则上式为：H∞= u2v2u/g 理论流量为：QT=vF 式中 v——液体在叶轮轴向的分速，米/秒； F——液体在出口处的横断面积，米2。 轴流泵工作时，也会发生汽蚀现象。即在叶片背部压力降低到低于工作水温的饱和压力时，液体开始蒸发产生汽泡；汽泡沿流线进到压力较高的区域时，受压迅速收缩，产生水力冲击，并对叶片表面造成严重的剥蚀损坏。当汽泡区域进一步扩大时，叶片背部则会完全被汽泡覆盖，这时汽泡的消灭不在叶片上而是在叶片背后，所以对叶片无剥蚀作用，但由于此时汽泡堵塞了叶片之间的通道，所以水泵的流量、压力、效率等均下降，并产生噪音和振动，破坏水泵正常工作。 轴流泵可以安装成立式的、水平式的或倾斜式的。 轴流泵与离心泵相比，具有构造简单紧凑、重量轻、效率高、可以输送脏污的液体等优点。大流量的轴流泵，叶片还可设计成可调型式，在外界负荷变化时，改变叶片的安装角度，从而改变水泵的性能，使水泵具有较好的经济性。轴流泵的扬程小而流量大，在发电厂中主要用来作循环水泵使用，而使用愈趋广泛。但轴流式水泵安装与维修工作比卧式离心泵复杂。 轴流泵的特性曲线的特点如下： 1、轴流泵的Q—H特性曲线在叶片安装角不变时陡度很大，线上有转折点（K点）。这样的特性曲线，对于凝汽器管子运行中受到积污而阻力增加后，180kw轴流泵，仍能很好地满足流量大致不变的要求。但由于陡度过大，轴流泵的功率还是随着水量的减少而急剧增加。 2、轴流泵的工作最有利范围不大，因为在效率曲线上，一旦离开最.高效率点，不论向左或向右，效率均迅速下降。 3、轴流泵的功率随输送量的减少而增大，这是与离心泵完全不同的。水泵在空转时的功率时的功率甚至比正常情况的功率要大2倍，这样就必须采用容量较大的电机，并且启动时也易过载。因此轴流泵应在出水阀门开启的情况下启动，并且不允许在运行中用关小出口阀门的办法调节供水量。
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