朱 迪 肖若富 田 芳

(1.中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)水利與土木工程學(xué)院， 北京 100083；2.中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)北京市供水管網(wǎng)系統(tǒng)安全與節(jié)能工程技術(shù)研究中心， 北京 100083)

0 引言

雙吸離心泵作為離心泵的一種重要形式，因其具有揚(yáng)程高、流量大等特點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于石油、化工、水利等領(lǐng)域[1-2]，雙吸離心泵運(yùn)行時(shí)葉輪和蝸殼之間有動(dòng)靜干涉的影響[3-4]，作為過(guò)流部件，蝸殼對(duì)整個(gè)離心泵的水力性能起著非常重要的作用[5-7]。

對(duì)于蝸殼面積比這一原理，最初是由ANDERSON[8]提出的，他指出離心泵葉輪與蝸殼流動(dòng)面積比是一個(gè)重要的參數(shù)，是決定泵的流量、揚(yáng)程和功率等特性的主要因素。繼而WORSTER[9]給出了接近于試驗(yàn)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)表示的泵工況理論解釋?zhuān)c此同時(shí)，還證明了型式數(shù)與蝸殼喉部面積的平方根和葉輪直徑之比存在一定的函數(shù)關(guān)系。國(guó)內(nèi)學(xué)者對(duì)于蝸殼面積比的研究始于20世紀(jì)80年代，郭自杰[10]通過(guò)比較簡(jiǎn)捷的計(jì)算來(lái)確定最佳面積比與蝸殼泵比轉(zhuǎn)數(shù)之間關(guān)系的表達(dá)式。張俊達(dá)[11]通過(guò)對(duì)國(guó)產(chǎn)泵優(yōu)秀水力模型的設(shè)計(jì)計(jì)算資料進(jìn)行統(tǒng)計(jì)歸納，然后使用最小二乘法原理進(jìn)行回歸，推導(dǎo)出反映泵的比轉(zhuǎn)數(shù)ns與其面積比Y之間的關(guān)系式。袁壽其等[12]研究了蝸殼面積比的原理對(duì)于單吸離心泵性能的影響程度，從理論上給出了面積比Y=1、Y>1和Y<1時(shí)揚(yáng)程和軸功率等特性曲線(xiàn)的大致形狀，對(duì)無(wú)過(guò)載離心泵，推薦Y取1.0～2.0。劉在倫等[13]指出面積比是決定泵性能參數(shù)的重要因素之一，對(duì)于較高揚(yáng)程水泵的設(shè)計(jì)面積比應(yīng)Y≤1。

通過(guò)以上研究發(fā)現(xiàn)，目前對(duì)于單吸離心泵的蝸殼面積比已經(jīng)進(jìn)行了較為深入的研究，得到了單吸離心泵蝸殼面積比與比轉(zhuǎn)數(shù)之間的關(guān)系，蝸殼面積比對(duì)揚(yáng)程和效率等水力性能具有重要影響[14-15]，以及在不同工作狀態(tài)下和不同性能要求下面積比的適用范圍。但是對(duì)于雙吸離心泵，葉輪為背靠背放置且出口的流動(dòng)比單吸離心泵更為復(fù)雜[16-17]，而對(duì)雙吸離心泵蝸殼面積比的相關(guān)研究卻相對(duì)較少。本文采用數(shù)值模擬方法，研究不同比轉(zhuǎn)數(shù)的雙吸離心泵蝸殼面積比規(guī)律，得出不同比轉(zhuǎn)數(shù)下雙吸離心泵最優(yōu)蝸殼面積比關(guān)系。

1 計(jì)算模型及網(wǎng)格劃分

為了研究各個(gè)比轉(zhuǎn)數(shù)下不同蝸殼面積比的雙吸離心泵水力性能，以及其內(nèi)部流動(dòng)特性，以5個(gè)雙吸式離心泵水力模型作為基礎(chǔ)研究對(duì)象，具體參數(shù)如表1所示。建立計(jì)算域模型，如圖1所示。

數(shù)值模擬采用商業(yè)軟件ICEM CFD進(jìn)行網(wǎng)格離散，雙吸離心泵的各個(gè)部件模型均采用四面體非結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格，并進(jìn)行計(jì)算網(wǎng)格數(shù)量的無(wú)關(guān)性檢查。其中以泵2為例，如圖2所示，逐步增加計(jì)算網(wǎng)格節(jié)點(diǎn)數(shù)量，檢驗(yàn)網(wǎng)格節(jié)點(diǎn)數(shù)增加過(guò)程中揚(yáng)程模擬值的變化情況，選取一個(gè)兼顧計(jì)算精確性與計(jì)算時(shí)間的網(wǎng)格方案。同時(shí)，基于湍流模型中的壁面函數(shù)要求，控制近壁面網(wǎng)格層數(shù)與網(wǎng)格高度，確保y+(網(wǎng)格第一層距離壁面的無(wú)量綱高度)分布于30～350范圍內(nèi)，使得網(wǎng)格能有效預(yù)測(cè)近壁面區(qū)域的流動(dòng)。本研究中5個(gè)雙吸離心泵模型各個(gè)部件最終采用的網(wǎng)格節(jié)點(diǎn)數(shù)如表2所示。

表1 雙吸離心泵模型基本參數(shù)Tab.1 Basic parameters of double suction pump models

圖1 雙吸離心泵模型Fig.1 Double suction pump model1.蝸殼 2.吸水室 3.葉輪

圖2 網(wǎng)格規(guī)模無(wú)關(guān)性檢查Fig.2 Mesh scale independence check

部件泵1泵2泵3泵4泵5吸水室20860002265000216500020580002196000葉輪 965400993000943100958000969500蝸殼 17810001868000175800018150001780000總計(jì) 49230005216000504600048310004965000

2 模擬方法與設(shè)置

2.1 模擬方法

數(shù)值模擬采用商業(yè)軟件ANSYS CFX，采用SST(Shear stress transport)k-ω湍流模型[18-19]進(jìn)行定常和非定常計(jì)算，SSTk-ω湍流模型的k方程與ω方程為[20]

(1)

(2)

其中

lk-ω=k1/2βkω

(3)

式中ρ——粘度P——生成項(xiàng)μ——?jiǎng)恿φ扯圈蘴、μl——渦粘性系數(shù)σk、σω、σω2、β、βk——模型常數(shù)Cω——生成項(xiàng)系數(shù)F1——混合系數(shù)lk-ω——湍流尺度k——湍動(dòng)能強(qiáng)度t——時(shí)間ui——速度xi——單位坐標(biāo)ω——湍動(dòng)能耗散項(xiàng)

2.2 計(jì)算設(shè)置

數(shù)值模擬計(jì)算采用多參考系模型(MRF)，其中雙吸離心泵的葉輪部分設(shè)置為旋轉(zhuǎn)域，旋轉(zhuǎn)域轉(zhuǎn)速與葉輪轉(zhuǎn)速一致，吸水室和蝸殼部分設(shè)置為靜止域。模擬參考?jí)簭?qiáng)為1.01325×105Pa。邊界條件設(shè)置為：進(jìn)口邊界條件采用質(zhì)量流量進(jìn)口，出口邊界條件給定靜壓出口，靜壓值為0 Pa，固壁邊界類(lèi)型為無(wú)滑移壁面邊界；以定常計(jì)算的結(jié)果為基礎(chǔ)，進(jìn)行非定常數(shù)值模擬，模擬計(jì)算共10個(gè)轉(zhuǎn)輪周期，每個(gè)轉(zhuǎn)輪周期計(jì)算180個(gè)時(shí)間步。

2.3 蝸殼面積比設(shè)置

為有針對(duì)性地研究不同比轉(zhuǎn)數(shù)下雙吸離心泵蝸殼面積比的變化對(duì)于水力性能的影響，根據(jù)文獻(xiàn)[21]，重新定義蝸殼面積比

(4)

其中

F2=2πD2b2

(5)

式中Ftrt——在蝸殼隔舌處與其垂直的過(guò)流斷面面積，mm2F2——雙吸離心泵兩側(cè)葉輪出口總面積，mm2

為了簡(jiǎn)化和方便設(shè)計(jì)，將蝸殼喉部面積近似看作為蝸殼第Ⅷ斷面面積，如圖3所示。

圖3 蝸殼水力圖Fig.3 Hydraulic diagram of volute

因此對(duì)于蝸殼面積比進(jìn)一步定義為

(6)

式中FⅧ——蝸殼第Ⅷ斷面面積，mm2

分別對(duì)5種不同比轉(zhuǎn)數(shù)的雙吸離心泵選取不同蝸殼面積比。首先通過(guò)原始幾何參數(shù)計(jì)算出原始的葉輪出口面積F2和蝸殼第Ⅷ斷面面積FⅧ，得到原始蝸殼面積比Y，并且查表得到單吸離心泵在該比轉(zhuǎn)數(shù)下最優(yōu)蝸殼面積比Ysgl，同時(shí)考慮幾何尺寸之間的匹配關(guān)系，最終選取幾種蝸殼面積比，具體數(shù)值如表3所示。

表3 雙吸泵蝸殼面積比參數(shù)Tab.3 Volute area ratio parameters of double suction pumps

3 結(jié)果分析

3.1 蝸殼面積比對(duì)揚(yáng)程的影響

對(duì)5種不同比轉(zhuǎn)數(shù)的雙吸離心泵進(jìn)行全流道的數(shù)值模擬，為分析蝸殼面積比對(duì)揚(yáng)程的影響，圖4列出了不同蝸殼面積比流量(Q)-揚(yáng)程(H)曲線(xiàn)模擬值與試驗(yàn)值對(duì)比。

圖4 流量-揚(yáng)程曲線(xiàn)計(jì)算值與試驗(yàn)值對(duì)比Fig.4 Comparison between computational and experimental results of discharge-head curves

首先通過(guò)圖4b～4d中計(jì)算值和試驗(yàn)值的對(duì)比可以看出兩者較為吻合，證明數(shù)值模擬具有較強(qiáng)的可行性和準(zhǔn)確度。然后從圖4中可以看出，對(duì)于泵1，整體上同一流量下，當(dāng)蝸殼面積比增加時(shí)揚(yáng)程出現(xiàn)了下降，并且在小流量工況較為明顯。當(dāng)蝸殼面積比增加到0.46時(shí)，揚(yáng)程在滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求的邊緣。當(dāng)蝸殼面積比在原有基礎(chǔ)上減小時(shí)，揚(yáng)程出現(xiàn)了小幅提升，但當(dāng)蝸殼面積比減小到0.2時(shí)，雖然在小流量工況下?lián)P程最高，但揚(yáng)程從0.8Q工況出現(xiàn)急劇下降，無(wú)法滿(mǎn)足水力性能要求。從整體上來(lái)看，在蝸殼面積比為0.4時(shí)揚(yáng)程最高。

當(dāng)泵2蝸殼面積比增大時(shí)，在小流量及零流量工況揚(yáng)程下降明顯，且無(wú)法滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求的揚(yáng)程。當(dāng)蝸殼面積比減小時(shí)，從0.41到0.35，揚(yáng)程出現(xiàn)了先增加后減小的現(xiàn)象，其中蝸殼面積比為0.38時(shí)各個(gè)工況下的揚(yáng)程均較高。

當(dāng)泵3蝸殼面積比在原有基礎(chǔ)上增大時(shí)，揚(yáng)程也出現(xiàn)下降，當(dāng)蝸殼面積比大于0.41時(shí)，其揚(yáng)程低于設(shè)計(jì)要求。當(dāng)蝸殼面積比在原有基礎(chǔ)上減小時(shí)，揚(yáng)程在一定程度得到提升，但當(dāng)蝸殼面積比減小到0.25時(shí)，雖在小流量工況揚(yáng)程較高，但在設(shè)計(jì)工況其揚(yáng)程出現(xiàn)了明顯的下降，并且在大流量工況揚(yáng)程低于設(shè)計(jì)要求。當(dāng)蝸殼面積比為0.3時(shí)，雖小流量工況揚(yáng)程僅次于蝸殼面積比為0.25的情況，但在設(shè)計(jì)工況和大流量工況揚(yáng)程穩(wěn)定，為最高值。

與泵3類(lèi)似，當(dāng)泵4蝸殼面積比增大時(shí)揚(yáng)程出現(xiàn)下降，當(dāng)蝸殼面積比大于0.3時(shí)，揚(yáng)程在小流量工況時(shí)無(wú)法滿(mǎn)足要求；當(dāng)蝸殼面積比減小時(shí)，在一定范圍內(nèi)揚(yáng)程也得到了提高，但當(dāng)蝸殼面積比減小到0.15時(shí)，雖在小流量工況時(shí)較高，但在設(shè)計(jì)工況及大流量工況時(shí)出現(xiàn)了急劇的下降。蝸殼面積比為0.2時(shí)在各個(gè)工況下?lián)P程均較高，揚(yáng)程穩(wěn)定。

當(dāng)泵5蝸殼面積比增大時(shí)，其揚(yáng)程出現(xiàn)上升趨勢(shì)，但蝸殼面積比為0.24時(shí)，再次出現(xiàn)了下降，明顯劣于蝸殼面積比為0.21時(shí)各個(gè)工況的揚(yáng)程；當(dāng)蝸殼面積比減小時(shí)，揚(yáng)程在小流量工況增加，但在大流量工況急劇下降，無(wú)法滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求。

以上分析說(shuō)明，選取不同的蝸殼面積比會(huì)對(duì)雙吸離心泵的揚(yáng)程具有較強(qiáng)的影響，針對(duì)這一現(xiàn)象，以泵3為例，分析設(shè)計(jì)工況下不同蝸殼面積比的吸水室和蝸殼的水力損失，如圖5所示。

圖5 設(shè)計(jì)工況下不同蝸殼面積比吸水室和蝸殼的水力損失Fig.5 Suction and volute hydraulic losses of different volute area ratios under design condition

從圖5可以看出，在不同蝸殼面積比下，吸水室的水力損失基本不變，而蝸殼中的水力損失變化明顯，當(dāng)蝸殼面積比為0.3時(shí)，蝸殼中的水力損失最小，當(dāng)蝸殼面積比逐漸增大時(shí)，水力損失增加，這與圖4c中揚(yáng)程隨蝸殼面積比的變化相符。當(dāng)蝸殼面積比減小至0.25時(shí)，蝸殼中的水力損失突然大幅增加，導(dǎo)致圖4c中揚(yáng)程出現(xiàn)陡降現(xiàn)象，因此水力損失圖與流量-揚(yáng)程曲線(xiàn)中的分析相符。

綜上所述，在雙吸離心泵中，最優(yōu)蝸殼面積比與同比轉(zhuǎn)數(shù)單吸離心泵最優(yōu)值并不相同，并且蝸殼面積比過(guò)大或過(guò)小都會(huì)引起水泵揚(yáng)程的下降。

3.2 蝸殼面積比對(duì)效率的影響

圖6為不同蝸殼面積比流量(Q)-效率(η)曲線(xiàn)模擬值與試驗(yàn)值對(duì)比。

圖6 流量-效率曲線(xiàn)計(jì)算值與試驗(yàn)值對(duì)比Fig.6 Comparison between computational and experimental results of discharge-efficiency curves

圖6中可以看出，對(duì)于泵1而言，當(dāng)蝸殼面積比在原有基礎(chǔ)上增大時(shí)，效率出現(xiàn)下降，并且當(dāng)蝸殼面積比增大越多時(shí)效率下降得越明顯；當(dāng)蝸殼面積比在原有基礎(chǔ)上減小時(shí)，效率在一定程度上提升，當(dāng)蝸殼面積比為0.4時(shí)，效率最高，但是當(dāng)蝸殼面積比減小到0.2時(shí)，效率明顯下降，無(wú)法滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求。

泵2當(dāng)蝸殼面積比在原有基礎(chǔ)上增大時(shí)，效率會(huì)隨之下降，并且當(dāng)蝸殼面積比越大時(shí)下降的程度越大，當(dāng)蝸殼面積比大于原始蝸殼面積比0.56時(shí)，在設(shè)計(jì)工況無(wú)法滿(mǎn)足效率的設(shè)計(jì)要求；當(dāng)蝸殼面積比在原有基礎(chǔ)上減小時(shí)，同樣在一定程度效率提升，并且在一定范圍內(nèi)蝸殼面積比越小效率越高，但當(dāng)蝸殼面積比減小為0.35時(shí)，效率不再提升反而出現(xiàn)下降趨勢(shì)。

泵3當(dāng)蝸殼面積比增大時(shí)，面積比越大效率越低；當(dāng)蝸殼面積比減小時(shí)，在一定范圍內(nèi)效率得到了提高，但當(dāng)蝸殼面積比減小到0.25時(shí)，效率在設(shè)計(jì)工況時(shí)出現(xiàn)下降，無(wú)法滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求。

泵4當(dāng)蝸殼面積比在原有基礎(chǔ)上增大時(shí)，效率出現(xiàn)下降，在小流量工況時(shí)下降明顯；當(dāng)蝸殼面積比減小時(shí)，一定范圍內(nèi)效率得到了提高，但當(dāng)蝸殼面積比減小到0.15時(shí)，效率雖在小流量工況時(shí)較高，但在設(shè)計(jì)工況及大流量工況時(shí)出現(xiàn)了急劇的下降。

泵5當(dāng)蝸殼面積比在原有基礎(chǔ)上減小時(shí)，效率出現(xiàn)下降，并且在設(shè)計(jì)流量及大流量工況下?lián)P程、效率下降十分明顯，但當(dāng)面積比為0.18時(shí)，小流量工況時(shí)效率較高；當(dāng)蝸殼面積比增大時(shí)，其效率較平穩(wěn)增加，但蝸殼面積比為0.24時(shí)，在小流量工況效率較低。

對(duì)于最高效率點(diǎn)，5臺(tái)泵呈現(xiàn)相同的規(guī)律，當(dāng)蝸殼面積比增加時(shí)，最高效率點(diǎn)偏向于大流量工況；當(dāng)蝸殼面積比減小時(shí)，最高效率點(diǎn)偏向于小流量工況。因此，對(duì)5臺(tái)泵各個(gè)面積比取0.8Q、Q、1.2Q3個(gè)工況下的效率取平均值進(jìn)行對(duì)比分析，如圖7所示。

圖7 不同蝸殼面積比下設(shè)計(jì)工況附近的平均效率Fig.7 Average efficiency near design condition of different volute area ratios

從圖7可以看出，對(duì)于泵1，當(dāng)蝸殼面積比為0.4時(shí)設(shè)計(jì)工況附近的平均效率最高，比原始蝸殼面積比效率提高1%，比采用同比轉(zhuǎn)數(shù)下單吸離心泵的最優(yōu)蝸殼面積比高1%，而其余蝸殼面積比不論是增大還是減小，平均效率都出現(xiàn)一定程度的下降，因此對(duì)于效率而言，蝸殼面積比為0.4時(shí)最佳。

對(duì)于泵2，蝸殼面積比為0.38時(shí)設(shè)計(jì)工況附近的平均效率最高，比原始蝸殼高4%，同樣優(yōu)于采用同比轉(zhuǎn)數(shù)下單吸離心泵的最優(yōu)蝸殼面積比，同時(shí)蝸殼面積比為0.41、0.35時(shí)也在原有基礎(chǔ)上有所提升。

對(duì)于泵3，蝸殼面積比為0.325(即同比轉(zhuǎn)數(shù)單吸離心泵最優(yōu)蝸殼面積比)時(shí)比原始蝸殼提高1%，蝸殼面積比為0.3時(shí)設(shè)計(jì)工況附近的平均效率比原始蝸殼高2%，因此蝸殼面積比為0.3時(shí)效率最優(yōu)。

對(duì)于泵4，蝸殼面積比為0.2時(shí)設(shè)計(jì)工況附近的平均效率高出原始蝸殼面積比和同比轉(zhuǎn)數(shù)單吸離

心泵最優(yōu)蝸殼面積比，且僅在該蝸殼面積比效率得到了提升，因此蝸殼面積比為0.2時(shí)最佳。

對(duì)于泵5，蝸殼面積比為0.21時(shí)設(shè)計(jì)工況附近的平均效率最高，比原始蝸殼高2%，同樣高于單吸離心泵最優(yōu)面積比。

通過(guò)以上分析可以得出，對(duì)于雙吸離心泵而言，葉輪為背靠背放置，葉輪出口的流動(dòng)比單吸離心泵更為復(fù)雜，直接采用同比轉(zhuǎn)數(shù)下單吸離心泵的最優(yōu)蝸殼面積比是不可取的，因此選取適合雙吸離心泵的合理蝸殼面積比對(duì)提升水泵效率具有很大影響。

3.3 最優(yōu)蝸殼面積比規(guī)律

通過(guò)上述對(duì)不同比轉(zhuǎn)數(shù)雙吸離心泵蝸殼面積比的修改得到各個(gè)比轉(zhuǎn)數(shù)泵的最優(yōu)蝸殼面積比，同時(shí)對(duì)比各個(gè)泵在不同面積比下設(shè)計(jì)工況附近的效率平均值，如圖8所示，分別取效率下降1%的范圍作為高效區(qū)，效率下降3%作為蝸殼面積比的上、下界限。根據(jù)圖8可得到5臺(tái)不同比轉(zhuǎn)數(shù)的雙吸離心泵高效區(qū)以及上、下界限的值，如表4所示。

圖8 雙吸式離心泵不同面積比下最高效率圖Fig.8 The highest efficiency of double suction centrifugal pump under different volute area ratios

比轉(zhuǎn)數(shù)高效區(qū)蝸殼面積比范圍上界限下界限泵11850.31～0.520.580.27泵21620.30～0.470.540.25泵31260.27～0.380.480.25泵4880.18～0.250.290.16泵5620.18～0.250.280.16

通過(guò)上述對(duì)于雙吸式離心泵蝸殼面積比的比較，最終得到比轉(zhuǎn)數(shù)ns在62～185范圍內(nèi)雙吸式離心泵的高效區(qū)范圍以及上、下界限值，如圖9所示。

圖9 雙吸離心泵ns-Y關(guān)系圖及高效區(qū)推薦范圍Fig.9 ns-Y relationship of double suction centrifugal pump and recommended range of high efficiency zone

從圖9可以看出隨著比轉(zhuǎn)數(shù)的增加，最優(yōu)蝸殼面積比增加，高效區(qū)范圍逐漸加寬，雙吸離心泵ns與Y呈非線(xiàn)性關(guān)系，與單吸離心泵最優(yōu)蝸殼面積比相比差異明顯， 泵1相對(duì)偏差為0.15，泵2相對(duì)偏差為0.08，泵3相對(duì)偏差為0.09，泵4相對(duì)偏差為0.16，泵5相對(duì)偏差為0.20。由于雙吸離心泵兩側(cè)葉輪為背靠背放置，兩側(cè)葉輪出口處的流動(dòng)會(huì)形成互相干擾，從而影響水流進(jìn)入蝸殼的流態(tài)，單吸離心泵葉輪出口的流動(dòng)方向較為一致，兩者在蝸殼進(jìn)口處流態(tài)不同，因此雙吸離心泵與單吸離心泵的最優(yōu)蝸殼面積比有差異。

4 結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)對(duì)不同比轉(zhuǎn)數(shù)的雙吸離心泵不同蝸殼面積比進(jìn)行非穩(wěn)態(tài)數(shù)值模擬計(jì)算，研究了流量-效率曲線(xiàn)和流量-揚(yáng)程曲線(xiàn)的水力特性，分析了各個(gè)比轉(zhuǎn)數(shù)下不同蝸殼面積比對(duì)雙吸離心泵水力性能的影響，綜合揚(yáng)程和效率特性，發(fā)現(xiàn)兩者之間最優(yōu)蝸殼面積比相互吻合。最終得到比轉(zhuǎn)數(shù)為62～185范圍的雙吸離心泵最優(yōu)蝸殼面積比以及高效區(qū)推薦范圍，其中比轉(zhuǎn)數(shù)為185的泵1的雙吸離心泵最優(yōu)蝸殼面積比為0.4，高效區(qū)推薦范圍為0.31～0.52；比轉(zhuǎn)數(shù)為162的泵2最優(yōu)蝸殼面積比為0.38，高效區(qū)推薦范圍為0.30～0.47；比轉(zhuǎn)數(shù)為126的泵3最優(yōu)蝸殼面積比為0.3，高效區(qū)推薦范圍為0.27～0.38；比轉(zhuǎn)數(shù)為88的泵4最優(yōu)蝸殼面積比為0.2，高效區(qū)推薦范圍為0.18～0.25；比轉(zhuǎn)數(shù)為62的泵5最優(yōu)蝸殼面積比為0.21，高效區(qū)推薦范圍為0.18～0.25。通過(guò)總結(jié)得出雙吸離心泵最優(yōu)蝸殼面積比規(guī)律，發(fā)現(xiàn)雙吸離心泵的最優(yōu)蝸殼面積比與單吸離心泵的最優(yōu)蝸殼面積比差異明顯，最大偏差為0.20。

1 陳乃祥, 吳玉林. 離心泵[M]. 北京: 機(jī)械工業(yè)出版社, 2003: 3.

2 關(guān)醒凡. 現(xiàn)代泵理論與設(shè)計(jì)[M]. 北京: 中國(guó)宇航出版社, 2011: 2.

3 田輝, 郭濤, 孫秀玲, 等. 離心泵內(nèi)部動(dòng)靜干涉作用的數(shù)值模擬[J]. 農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué)報(bào), 2009, 40(8): 92-95. TIAN Hui, GUO Tao, SUN Xiuling, et al. Numerical simulation of unsteady flow in a centrifugal pump[J]. Transactions of the Chinese Society for Agricultural Machinery, 2009, 40(8): 92-95.(in Chinese)

4 姚志峰, 王福軍, 肖若富, 等. 雙吸離心泵吸水室和壓水室壓力脈動(dòng)特性試驗(yàn)研究[J]. 水利學(xué)報(bào), 2012, 43(4):473-479. YAO Zhifeng, WANG Fujun, XIAO Ruofu, et al. Experimental investigation on pressure fluctuations in suction chamber and volute of a double-suction centrifugal pump[J]. Journal of Hydraulic Engineering, 2012, 43(4):473-479.(in Chinese)

5 THIN K C, KHAING M M, AYE K M. Design and performance analysis of centrifugal pump[J]. Proceedings of World Academy of Science Engineering & Technolog, 2008, 46: 422.

6 鄧文劍, 楚武利. 葉輪和蝸殼匹配關(guān)系對(duì)離心泵性能影響的研究[J]. 石油機(jī)械, 2008, 36(3): 9-12.

7 袁壽其, 司喬瑞, 薛菲, 等. 離心泵蝸殼內(nèi)部流動(dòng)誘導(dǎo)噪聲的數(shù)值計(jì)算[J]. 排灌機(jī)械工程學(xué)報(bào), 2011, 29(2): 93-98. YUAN Shouqi, SI Qiaorui, XUE Fei, et al. Numerical calculation of internal flow-induced noise in centrifugal pump volute[J]. Journal of Drainage and Irrigation Machinery Engineering, 2011, 29(2): 93-98.(in Chinese)

8 ANDERSON H H. Mine pump[J]. Journal of Mining Society, 1984(6):34-38.

9 WORSTER R C. The flow in volutes and its effect on centrifugal pump performance[C]∥Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers, 1963, 177(3): 171-174.

10 郭自杰. 渦殼泵面積比原理討論[J]. 排灌機(jī)械, 1989(2): 1-4.

11 張俊達(dá). 面積比系數(shù)的統(tǒng)計(jì)[J]. 水泵技術(shù), 1991(2): 28-29.

12 袁壽其, 曹武陵, 陳次昌, 等. 面積比原理和泵的性能[J]. 農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué)報(bào), 1993，24(2): 36-41. YUAN Shouqi, CAO Wuling, CHEN Cichang, et al. Area ratio principle and pump performance[J]. Transactions of the Chinese Society for Agricultural Machinery, 1993,24(2): 36-41.(in Chinese)

13 劉在倫, 梁森, 魏清順. 基于面積比原理的水泵設(shè)計(jì)方法[J]. 農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué)報(bào), 2007, 38(6):196-198.

14 徐耀剛, 宋文武, 符杰, 等. 不同面積比蝸殼對(duì)離心泵性能影響的分析[J]. 中國(guó)農(nóng)村水利水電, 2015(8): 172-175. XU Yaogang, SONG Wenwu, FU Jie, et al. Analysis of the influence of different area ratio volute on the performance of centrifugal pumps[J]. China Rural Water and Hydropower, 2015(8): 172-175.(in Chinese)

15 楊軍虎, 張人會(huì), 王春龍, 等. 低比轉(zhuǎn)速離心泵的面積比原理[J]. 蘭州理工大學(xué)學(xué)報(bào), 2006, 32(5): 53-55. YANG Junhu, ZHANG Renhui, WANG Chunlong, et al. Area ratio principle for centrifugal pumps with low specific speed[J]. Journal of Lanzhou University of Technology, 2006, 32(5): 53-55.(in Chinese)

16 姚志峰, 王福軍, 楊敏, 等. 葉輪形式對(duì)雙吸離心泵壓力脈動(dòng)特性影響試驗(yàn)研究[J]. 機(jī)械工程學(xué)報(bào), 2011, 47(12): 133-137, 143. YAO Zhifeng, WANG Fujun, YANG Min, et al. Effects of impeller type on pressure fluctuations in double-suction centrifugal pump[J]. Journal of Mechanical Engineering, 2011, 47(12): 133-137，143.(in Chinese)

17 劉建瑞, 付威, 高振軍, 等. 交錯(cuò)葉片對(duì)雙吸離心泵性能影響的數(shù)值分析[J]. 排灌機(jī)械工程學(xué)報(bào), 2015, 33(3): 196-202. LIU Jianrui, FU Wei, GAO Zhenjun, et al. Numerical analysis of effects of staggered blades on characteristics of double-suction centrifugal pump[J]. Journal of Drainage and Irrigation Machinery Engineering, 2015, 33(3): 196-202.(in Chinese)

18 MENTER F R, KUNTZ M, LANGTRY R. Ten years of industrial experience with the SST turbulence model[J]. Turbulence, Heat and Mass Transfer, 2003(4)：625-632.

19 SPALART P R. Detached-eddy simulation[J]. Annual Review of Fluid Mechanics, 2009, 41：181-202.

20 MENTER F R. Zonal two equationk-ωturbulence models for aerodynamic flows[J]. AIAA Paper, 1993, 2906：1993.

21 楊軍虎, 張人會(huì), 王春龍, 等. 計(jì)算離心泵面積比和蝸殼面積的方法[J]. 機(jī)械工程學(xué)報(bào), 2006, 42(9):67-70. YANG Junhu, ZHANG Renhui, WANG Chunlong, et al. Calculation method of area ration and voulte cross area for centrifugal pump[J]. Journal of Mechanical Engineering, 2006, 42(9):67-70.(in Chinese)