采用調整混流泵徑向間隙的方法，設計了蝸殼基圓直徑為280、290、300mm的計算模型，并對其進行了定常和非定常計算.通過對3種模型進行非定常數值計算，得到了不同基圓直徑混流泵的壓力脈動特性并對其進行比較分析。結果表明：葉輪旋轉時葉片和隔舌的動靜干涉作用導致蝸殼近壁面各監測點的壓力脈動具有明顯的周期性；在相同流量下，徑向間隙越小，監測點頻域振幅越大；隔舌處監測點壓力脈動幅度大于其他監測點幅度.對基圓直徑為290mm的泵進行數值模擬與外特性試驗研究，泵模擬效率為82.3%，試驗效率為80%，模擬效率比試驗效率高2.3%.對比兩者結果可知：數值模擬的結果是可信的。

　　1、前言

　　混流泵是一種普遍應用于排澇，防洪、澆灌等諸多方面的優秀泵型，具備流量和揚程變化范圍廣、高效運行區寬等優點。為研究并提高該類型水泵的性能，人們對混流泵內部復雜流場進行了大量的數值模擬與實驗研究。如Cugal利用三孔探對混流泵內部流動進行了測量，并測試了其流量、揚程及功率等外特性；KATO等對混流泵內部進行了大渦模擬，分析了混流泵內部動靜干涉引起的非定常流動；MUGGLI等從開關全關調到最大流量工況下混流泵的內流場進行了數值模擬，并預測水泵性能；楊敏等運用數值模擬方法分析雙蝸殼的壓力脈動特性和葉輪徑向力矢量分布；SolisM等通過改變隔舌安放角的方式來調整葉輪與隔舌間隙，研究了離心泵內部壓力脈動的變化情況。許多研究表明，蝸殼和葉輪互相干擾所產生的壓力脈動，真空技術網（http://bjjyhsfdc.com/）認為這是影響混流泵穩定運行的重要因素，會導致設備的噪聲和振動，嚴重時甚至會損壞系統設備。但到目前為止，混流泵隔舌間隙大小變化對其內部流場影響的研究還較少。

　　在本文中，保證葉輪參數、隔舌安放角及蝸殼各斷面形狀不變，通過改變蝸殼的基圓直徑D3改變葉輪與隔舌間的間隙。設計了基圓直徑分別為280、290和300mm的3種模型。對水泵進行了定常和非定常數值模擬，對不同基圓尺寸時壓水室上的監測點的壓力脈動特性進行研究。

　　2、計算模型

　　模型泵的技術參數為：流量Q=900m3/h，揚程H=20m，轉速n=2000r/min，葉片數Z=4，葉輪出口直徑D2=270mm，3種不同蝸殼基圓直徑D分別為280、290和300mm，3種基圓尺寸隔舌示意如圖1所示。

圖1 3種基圓尺寸隔舌間隙示意

　　流場的計算域由葉輪、蝸殼、泵腔，入口管和出口管組成，如圖2所示是泵全流場三維造型。

圖2 計算模型

　　選用有限體積法進行離散求解，應用ANSYSCFX12.0線性求解器和SST模型，對連續方程和動量方程組進行同時求解。選用ICEM軟件對模型進行非結構化網格劃分，并對交界面處網格進行局部加密。文中對模型網格數為210、242、270和310萬4種情況下的揚程，效率及軸功率進行比較，發現當網格數為270萬時計算結果已無明顯差別。

　　定常模擬時進口邊界條件采用速度進口，出口邊界條件采用開放式出口。非定常數值模擬時以定常收斂結果作為初始值，葉輪每旋轉3°作為非定常計算的一個時間步長，即0.00025s。為了非定常分析的準確性，將葉輪旋轉7個周期，取第7個周期的計算結果用于分析。在隔舌以及靠近蝸殼壁面處設置若干測點監測壓力脈動的變化規律，各監測點的位置如圖3所示。

圖3 監測點位置

　　5、結論

　　(1)由于葉片和隔舌周期性變化的動靜干涉作用，不同基圓直徑下蝸殼內各監測點壓力脈動具有明顯周期性；

　　(2)在額定流量時，3種蝸殼基圓直徑下水泵內流場總體較好，蝸殼近壁面監測點的壓力脈動具有周期性，葉片與隔舌處的動靜干涉作用是引起壓力脈動的主要原因；

　　(3)對蝸殼基圓直徑為290mm的泵進行數值模擬與性能試驗，泵模擬效率82.3%，試驗效率80%，對比分析結果表明數值模擬的結果是可信的。