单叶片潜水排污泵压力脉动分析

单叶片潜水排污泵内部的水力激振，动静干涉，二次流以及汽蚀等因素影响着水泵的稳定运行，对于潜水泵内部压力脉动的研究可以进一步判断引起振动的原因，有利于提高泵运行稳定性。由于水泵是封闭结构，并且内部流动尤为复杂，不同工况会表现出不一样的脉动幅值，对于内流场的实验研究较为困难，常用的实验方法是PIV高速摄影技术，这需要制作有机玻璃材质的试验模型，试验周期较长，成本偏高，因此采用数值模拟CFD技术对单叶片潜水排污泵内部压力脉动特性进行研究是有效方法之一。目前，单一的研究手段已不能满足试验的高精度需求，将CFD模拟技术，流动测试技术和压力脉动特征信号提取技术相结合，研究潜水泵内非定常压力脉动特征。本文计算所采用的湍流模型为通用标准的 k-ε 湍流模型，分析不同位置的压力脉动规律。在蜗壳和叶轮出口边设置多处压力脉动监测点，分析水泵内部压力分布情况，寻找压力脉动分布规律。

通过研究发现，当叶轮转到隔舌时，叶轮出口的压力产生了剧烈变化，有段时刻会出现了陡然下降然后缓慢降低直至波谷；压力的突然变化说明单叶片泵内部流动紊乱，由于只有一个叶片对介质做工，输送介质的能力降低，效率也会随之下降，单叶片叶轮中的漩涡和二次流扩散使得叶轮内部流动变得不稳定，所以出口处的压力在不断变化，三点变化一致表明出口水流流动均匀。

由于叶轮和隔舌的动静干涉以及水流在隔舌处力撞击，产生振动和多余的能量损耗，导致压力极不稳定，一个周期内，压力变化明显；当叶轮叶片出口边靠近隔舌时，压力达到峰值，此时压力监测点的波动也随之增大，这是因为此刻叶片出口处的压力最大，形成的撞击也比较剧烈，泵的振动幅度增大；随着叶轮的转动，隔舌处的压力波动逐渐降低；压力波动紊乱说明单叶片离心泵在运行过程中内部流动不均匀，能量损失大，这也是单叶片离心泵效率低的原因之一。