本次计算涉及的损失包括水力损失、容积损失和圆盘摩擦损失三个方面。
水力损失通过叶轮和导叶的流动计算得到。
节段式多级泵涉及到泄漏流量如图1所示。图中流量Q为通过泵的进出口管的流量(泵的流量),ΔQ1为通过前腔由口环处泄漏的流量,ΔQ2为通过平衡盘间隙泄漏的流量,ΔQ3为通过轴套间隙由次级进口流回本级导叶进口的流量。由于泄漏量ΔQ3并不进入下一级叶轮,所以通过叶轮内的流量为Δin=ΔQ1+ΔQ2,通过导叶的流量则为Q+ΔQ2+ΔQ3。
以上这些泄漏量中,ΔQ1和ΔQ2是容积损失,ΔQ3虽然不属于容积损失,但其值对叶轮后盖板的圆盘摩擦损失有相当的影响,所以也需要计算。
泄漏量的计算需要釆用迭代法。对于给定的泵工况(以流量Q确定),事先假设泄漏量ΔQ1、ΔQ2和ΔQ3的数值,得到通过叶轮和导叶的实际流量Q+ΔQ1+ΔQ2和Q+ΔQ2+ΔQ3。以这个流量对叶轮和导叶内的流动进行计算,并根据计算的结果确定间隙计算的边界条件,从而通过计算得到各间隙部分的泄漏量ΔQ'1、和ΔQ'2,根据这个泄漏量重新进行叶轮与导叶的计算,如此反复。直到计算得到的泄漏量与进行此次计算的叶轮入口的初始泄漏量之间的差值在误差允许的范围内为止,此时得到的结果即可作为计算的**终结果。
圆盘损失主要是计算轴以及叶轮前、后盖板与流体之间的摩擦损失。
由于受计算机容量的限制,不可能同时计算间隙内和主流区(叶轮和导叶)的流动。本文采用分区计算的方法,通过边界条件考虑各部分的相互影响。由于多级泵各级流动情况相同,实际只用计算由口环间隙、轴套间隙、叶轮和导叶组成的一个级;平衡机构间隙内的流动则单独计算。在一个级中,又将计算域分前腔、后腔、叶轮和导叶四个部分,如图2所示。
2、前腔
计算前腔部分的主要目的是确定泄漏量ΔQ1和前盖板对流体的摩擦功率P1。
ΔQ1主要受两方面因素的影响:前腔进出口压差Δp1和前腔进口圆周速度Vu,其中Δp1=p2-P1,,Vu取叶轮出口流体的圆周速度Vu2。由于使用压力边界条件不容易收敛,作者采用的计算方法是:为前腔假设一个进口速度,利用速度边界条件计算初始结果,在此基础上进行压力边界条件的计算,由此可以得到在既定的压差ΔP1之下的泄漏量ΔQ1。
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