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多级矿用潜水泵因其较高扬程而广泛应用于采掘工业、建筑工业、给水工业、抢险救灾等领域,其基本结构类似于通常的多级离心泵,主要水力部件为叶轮与导叶,为尽可能缩短泵的轴向长度,大多数多级泵中使用的导叶通常为径向导叶,其具有轴向尺寸较小的特点,但往往水力性能相对较低;此外,转子系统在高速旋转的过程中,叶轮与导叶间动静干涉引起的水力激振问题客观存在;特别地,由于多级矿用潜水泵运行环境较为恶劣,泵送介质中常含有固体颗粒,颗粒的存在不仅会对多级泵的扬程、效率等造成一定影响,并且会对过流部件造成严重的磨损。 本文以一台BQS35-200/2-55/N型多级矿用潜水泵为研究对象,运用数值计算与试验的方法,对以上问题进行相关研究,所获得的相应成果如下: 1、选取径向导叶各设计参数中的关键因素,每个因素取3个水平,参照正交试验的设计标准,设计9个导叶,并对设计方案下的多级泵全流场进行数值计算,获取了各组方案在额定工况下,多级泵的外特性能。以泵的扬程和效率作为试验指标,分析对比了各因素对于多级泵性能影响的主次顺序,并提出相对改进前的径向导叶性能较优的方案。 2、对多级矿用潜水泵进行全流场非定常数值计算,获取额定工况下叶轮与径向导叶内关键点处流体静压脉动规律、作用于首级叶轮上的扭矩特性以及径向力特征,并对其进行相应分析,分析多级泵内部非定常流动特征,为改善泵体振动性能提供参考。 3、计算了额定工况下,不同固相体积分数、不同固相颗粒下,多级离心泵内部三维非稳态固液两相流动,预测多级泵固液两相介质下的能量特性、磨损性能,深入分析多级离心泵叶轮和导叶内部固液两相流动状态,对于固液两相流泵的设计具有一定参考价值。 4、针对多级矿用潜水泵实际运行时,因底部发生堵塞造成的进口条件恶化情况,计算该矿用泵在不同固相体积分数时的汽蚀性能,分析固相的存在对于多级泵的汽蚀性能的影响。