轴流泵叶片数变化对轴流泵流体激励力有哪些影响

泵的振动有一部分是由泵内的非稳定流动引起的，叶片数的改变会引起泵内非稳态流场的变化，从而对泵的振动特性产生影响。通过流体力学计算软件FLUENT对某台立式轴流泵内流场进行仿真计算，先通过定常计算得出泵的性能与叶片数的关系，并以定常计算结果为初场进行非定常计算，得出分别在3、4、5叶片下，作用在泵壳及叶轮上的流体激励力的变化情况。结果表明额定工况下4叶片设计的扬程和效率最高，随着叶片数减少，1倍叶频处的压强系数峰值逐渐增大，泵内流体激励力脉动变强，会使流动诱导的振动增加。

本文以原型立式轴流泵的设计叶片数 Z 为4，转速 n =960 r/min，额定流量 Q s =300m³/h  为例进行分析。

结论如下：

通过对轴流泵内流场进行仿真分析，并对结果进行总结，对叶轮叶片数的选择得出如下结论：
在低流量工况下工作时，扬程和效率均随着叶片数的增加而增加。而在超流量工况下，5叶片轴流泵的效率和扬程迅速减小。在设计流量下工作时，4叶片情况下有着最高的水力效率。
在三种不同叶片数情况下，轴流泵内压力脉动的主要频率都是1倍的叶频。流体激励力主要集中在叶片通道部分，靠近叶轮流道尾缘，压力脉动幅值迅速下降。叶片数减少后，泵内流体压力脉动变强，使流动诱导的振动增强，故5叶片的情况下流体激励力最小。
综合水力性能和振动性能来分析，由于泵常开工况为额定和小流量工况，5叶片叶轮用于该轴流泵最为合适。

原作者：陈长盛1 ，杨爱玲 2 ，李国平 1 ，周璞1 ，王强1
( 1. 上海船舶设备研究所，上海 200031；2. 上海理工大学, 上海 200093 )

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