合理設(shè)計(jì)誘導(dǎo)輪、離心輪及蝸殼等過流部件

對超低比轉(zhuǎn)速高速誘導(dǎo)輪離心水泵而言，其流量小轉(zhuǎn)速高，很容易出現(xiàn)小流量工況下的進(jìn)口回流、二次流、尾流-射流結(jié)構(gòu)及流動(dòng)分離、及葉輪出口的二次流，因此采用上面這些措施還不能完全保證高速離心水泵能夠獲得穩(wěn)定的特性線，況且上面這些措施基本上是以犧牲效率和汽蝕性能為代價(jià)的，而超低比轉(zhuǎn)速高速離心水泵的效率比較低，因此這些措施對提高高速離心水泵的效率是不利的。因此在設(shè)計(jì)時(shí)就必須同時(shí)兼顧穩(wěn)定性、效率和汽蝕性能的要求。已有研究表明要使超低比轉(zhuǎn)速高速誘導(dǎo)輪離心水泵能夠獲得較好的小流量工作穩(wěn)定性、較高的效率和汽蝕性能的最有效途徑之一就是采用長、中、短葉片相間的復(fù)合葉輪。

面定性地分析了誘導(dǎo)論進(jìn)口回旋流、葉輪進(jìn)口回流、葉輪流道里的二次流、葉輪流道里的尾流-射流結(jié)構(gòu)與流動(dòng)分離、以及葉輪出口的二次流等不穩(wěn)定因素的產(chǎn)生機(jī)理，實(shí)際上這些不穩(wěn)定因素是互相影響的。誘導(dǎo)輪進(jìn)口前緣產(chǎn)生的繞流線旋渦會(huì)加劇離心輪進(jìn)口的繞流線旋渦，也使葉輪流道內(nèi)的二次流旋渦加強(qiáng)，從而加強(qiáng)了葉輪流道里的尾流-射流結(jié)構(gòu)，助長了葉輪流道的邊界層分離傾向，也增強(qiáng)了葉輪與蝸殼聯(lián)合工作時(shí)產(chǎn)生的二次流和水力損失。這些不穩(wěn)定因素的產(chǎn)生，導(dǎo)致很大的水力損失，其對超低比轉(zhuǎn)速高速誘導(dǎo)輪離心水泵的影響就表現(xiàn)為在外特性上的揚(yáng)程流量特性線H~Q出現(xiàn)正斜率上升段，致使很容易在小流量工況下產(chǎn)生不穩(wěn)定現(xiàn)象，甚至?xí)䥽?yán)重影響高速離心水泵的運(yùn)行。因此必須控制這些不穩(wěn)定因素，即實(shí)際上就是要在設(shè)計(jì)時(shí)保證水泵能夠獲得穩(wěn)定的H~Q特性線，其控制措施主要可從兩方面來進(jìn)行

合理設(shè)計(jì)誘導(dǎo)輪、離心輪及蝸殼等過流部件；

采用合理的結(jié)構(gòu)措施。
1.2.1合理設(shè)計(jì)誘導(dǎo)輪、離心輪及蝸殼等過流部件
超低比轉(zhuǎn)速高速誘導(dǎo)輪離心水泵的揚(yáng)程流量特性線是由理論揚(yáng)程曲線減去總的水力損失曲線得到的。理論揚(yáng)程曲線是一條隨流量增加呈直線下降的特性線，因此要使高速離心水泵的揚(yáng)程流量特性線不出現(xiàn)正斜率上升段，實(shí)際上就是要盡量減少各項(xiàng)水力損失，特別是要減少小流量工況下的由于產(chǎn)生上述幾個(gè)不穩(wěn)定因素而引起的各項(xiàng)水力損失。下面就如何合理設(shè)計(jì)誘導(dǎo)輪、離心輪和蝸殼等過流部件進(jìn)行討論。

1.2.1.1誘導(dǎo)輪的參數(shù)控制
誘導(dǎo)輪進(jìn)口前緣產(chǎn)生的回流主要是由于圓周速度分布不均勻而引起的。由于采用正沖角設(shè)計(jì)以及為了提高高速離心水泵效率而采用的加大流量設(shè)計(jì)，均導(dǎo)致小流量工況下的液流角比設(shè)計(jì)工況下小，在旋轉(zhuǎn)的作用下，就不可避免地產(chǎn)生回流及其引起較大的水力損失。要減少回流損失，就應(yīng)該在設(shè)計(jì)時(shí)取較小的進(jìn)口液流沖角，這樣對提高誘導(dǎo)輪的汽蝕性能也是很有好處的，但必須保證誘導(dǎo)輪產(chǎn)生的出口揚(yáng)程能夠滿足離心輪不首先發(fā)生汽蝕破壞所需的能量要求，因此設(shè)計(jì)時(shí)必須綜合考慮。既要具有較低的回流損失和較高的汽蝕性能，又要滿足離心輪進(jìn)口的能量要求，最理想的辦法是將誘導(dǎo)輪設(shè)計(jì)成變螺距型式。變螺距誘導(dǎo)輪較小的葉片進(jìn)口安放角可使誘導(dǎo)輪減少進(jìn)口回流損失和提高汽蝕性能，較大的出口葉片安放角可使誘導(dǎo)輪產(chǎn)生較高的出口揚(yáng)程以滿足離心輪進(jìn)口的能量要求。

    1.2.1.2離心輪的參數(shù)控制
    離心輪是低比轉(zhuǎn)速離心水泵的最關(guān)鍵的過流部件，因?yàn)樗盟墚a(chǎn)生的揚(yáng)程是靠葉輪旋轉(zhuǎn)來實(shí)現(xiàn)的。如何合理設(shè)計(jì)離心輪使水泵獲得穩(wěn)定的揚(yáng)程流量特性線，國內(nèi)外許多學(xué)者都進(jìn)行了研究。文獻(xiàn)5～8從各個(gè)方面研究了葉輪及水泵體的主要幾何參數(shù)對水泵特性線的影響，并提出了一些原則和控制措施，如采用較少的葉片數(shù)、較小的葉片出口角、較大的葉片包角、較小的液流進(jìn)口沖角、以及較小的葉片出口寬度等等。

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