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涡旋式液泵是通过工作腔的容积变化来输送液体介质的,属于容积式泵。主要应用于石油化工、制冷行业中高粘、低沸点工质的输送。与叶片泵相比,其具有自吸能力强、扬程高、流量特性硬(扬程随流量变化小)、可以输送高粘工质等优点。在涡旋式液泵内部,由于其动、静涡盘的啮合形成了复杂的流道形状以及零部件间的相互作用,流体的流动过程十分复杂。并且由于液体不可压缩,涡旋式液泵内的压力脉动的变化远大于涡旋压缩机,直接影响涡旋式液泵的运行效率及平稳性。因此,有必要对涡旋式液泵的内部流场进行数值模拟,掌握其工作腔内流体的运动规律和流场特性。 本文基于空泡动力学和两相流理论,应用数值模拟技术和动网格技术对涡旋式液泵进行模拟,得到了涡旋式液泵在不同啮合间隙和不同转速下的流场,以及流场内的空化位置和强度。通过对不同啮合间隙值时的涡旋式液泵的计算结果进行分析,得到它的压力、速度、气相体积分数以及外特性参数。结果表明,不同啮合间隙值时,工作腔内的压力脉动大小不同,0.5mm啮合间隙值时的压力脉动最大(涡旋式液泵的直径为112mm)。啮合间隙值越大,涡旋式液泵工作腔内涡的面积和强度越大。啮合问隙越小,啮合间隙处就越容易产生高速射流,阻塞主流流体的运动,形成空化。并且空化的位置随动涡盘运动的角度变化,空化的发生会造成涡旋式液泵运行不稳定,影响涡旋式液泵的工作状况。间隙越大,动盘受到的切向力越小,但流量也越小。在计算的四个啮合间隙中,1.0mm啮合间隙值时,其效率最高。依据不同转速工况下涡旋式液泵的流场数值计算结果,得出转速与体积流量、效率及切向力的情况。在720r/min~2880r/min转速范围内,涡旋式液泵的转速越高,体积流量越大,受到的切向力也越大,但是效率呈相反的关系。涡旋式液泵工作腔内空化发生的位置随转速变化,其区域面积随转速的升高而增大。转速越大,压力脉动越大,会造成机组的不稳定性,同时降低涡旋式液泵的效率。因此,在涡旋式液泵的设计与实际运行中,需要设置合理的啮合间隙,选择合理的转速工况,使涡旋式液泵在满足实际要求的情况下,效率达到最高。