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低比转速离心泵具有流量小、扬程高的特点,广泛应用于工农业生产各领域。由于低比转速离心泵要求有很高的扬程,因此就相应具有很大的外径D2。由于圆盘摩擦损失与叶轮外径的5次方成正比,所以导致泵的损失大,效率低。在比转速为40时,这种损失已经达到总的水功率的20%以上,在有些情况下甚至超过30%。所以,为了减少损失,最直接的方法就是减小叶轮外径D2。对泵而言,减小D2以后,为达到规定的扬程,必需选用较大的叶片出口安放角β2和足够的叶片数Z;但是过大的β2会导致流道扩散严重,易引起叶轮流道的严重脱流,使低比转速离心泵在小流量工况下运行不稳定。低比转速离心泵一直存在着效率较低、扬程曲线易出现驼峰以及轴功率过载等问题。针对这些问题,分别出现了加大流量设计、短叶片偏置设计和无过载理论的设计方法,并取得了一定成效。本文针对短叶片偏置设计方法进行研究,主要采用:所作的主要工作:1. 在分析离心泵叶轮内部水力损失的基础上,从数学原理和物理原理两方面讨论了短叶片偏置的理论依据,提出了叶片数和叶片形状的计算公式。依据数学原理,认为短叶片偏置设计是解决提高扬程和减少圆盘摩擦损失这一矛盾的最好方法。从物理角度来分析,偏置短叶片可以改善叶轮内部的速度分布,减少叶轮内部的水力损失和混合损失,提高泵的性能。2. 应用滑移理论对不同叶片数以及流量和转速变化情况下的叶轮内部流动进行了计算。其中应用滑移理论对流场进行分析和研究是本文的特色之处,这种方法不仅容易理解,而且能够定量地对流场进行分析。3. 利用三维造型软件Pro/ENGINEER造型,绘出三维立体图形。然后利用现有的CFD(Fluent)软件对三维立体图形进行数值模拟,主要是采用湍流模型和离散格式对短叶片不同长度及不同偏置位置的叶轮内部流动进行计算。湍流模型考虑了流体粘性,因为一切流体都具有粘性,因此能更准确地计算出流场。计算结果表明,Fluent计算结果与势流计算方法的结果和传统的经验结果是一致的。