旋轉噴射泵（簡稱旋噴泵），是一種小流量高揚程低比轉速泵。該泵結構簡單可靠、性能平穩、軸向力小、易于密封及系列化。如圖1所示，液體被吸入葉輪后進入轉子腔，再由集流管將動能轉換為高壓能輸出。近年來國內對旋噴泵的工作原理、結構特點及使用條件等方面進行了研究，但在水力模型設計、內部流動規律、性能曲線預測方法等方面，仍需要進一步開展系統的研究工作。

本文采用相同的長短復合S型葉片，按照單封閉式、半開式、雙半開式設計3種不同葉輪結構的旋噴泵水力模型；運用數值模擬方法，對旋噴泵內部流場進行模擬計算、預測對比性能曲線，為旋噴泵的優化設計提供理論依據。

一、水力模型設計

在旋噴泵轉子腔中，本文采用6長6短相同形狀的復合S型葉片（如圖2)，東莞南方水泵設計了以下3種不同葉輪結構方案。

A——單封閉式葉輪：封閉式葉輪設在轉子腔進水一側（圖3a)；

B——單半開式葉輪：半開式葉輪設在轉子腔進水一側（圖3b)；

C——雙半開式葉輪：兩半開式葉輪分別設在轉子腔兩側（圖3c)。

二、數值計算方法

應用Pro/E軟件分別對3種方案的進水、轉子腔、集流管等流道部分建立幾何模型并組裝成整體，得到如圖4(a)所示的三維流動計算域（以方案B為例）。選用四面體單元，應用ICEM軟件對計算域生成計算網格，得到如圖4(b)所示的網格單元，總網格數和總節點數分別為225139和47314。

使用ANSYS-CFX軟件模擬計算旋噴泵三維流動，工作介質為水，湍流模型選取標準k-s模型。轉動區域按FrozenRotor設置，轉速n=2900r/min。計算域進、出口分別采用壓力及流量邊界條件，流量大小由泵工況決定。

三、廣東南方水泵分析計算結果

1、速度分布

3種水力模型流場的數值計算結果基本相似，下面僅以方案B為例說明。液體在轉子腔內隨腔體旋轉，沿腔體半徑方向流速逐漸增大，在集流管入口處附近流速急劇增大（如圖5)。由于集流管的滯流作用，流體進入集流管入口處流速急速下降（如圖6)。

2、靜壓分布

從軸心沿半徑方向轉子腔內靜壓值逐漸增大，集流管對轉子腔內的壓力分布影響不大（圖7)。集流管內在入口段壓力變化較大，經歷了最低壓到髙壓的變化，體現了集流管入口的滯流增壓作用。另外，集流管入口彎管后端靜壓值有所降低，表明彎管處產生了一定的局部水力損失。

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