离心泵叶片仿生非光滑结构的布置位置.pdf

２０２０ 年 ３ 月 第 ３８ 卷 第 ３ 期
Ｍａｒ．２０２０ Ｖｏｌ．３８ Ｎｏ．３
离心泵叶片仿生非光滑结构的布置位置
代翠１ ，陈怡平１ ，董亮２*，王照雪１
（１．江苏大学能源与动力工程学院，江苏 镇江 ２１２０１３；２．江苏大学国家水泵及系统工程技
术研究中心，江苏 镇江 ２１２０１３）
代翠
摘要：为研究离心泵叶片上仿生非光滑减阻效果与仿生非光滑结构布置位置的关系及离心泵水
力效率对仿生结构布置位置的敏感程度，将仿生非光滑结构分别均匀布置于离心泵叶片的 ６ 种
不同位置上．利用 ＡＮＳＹＳ 软件进行数值模拟，研究了目标流量下 ６ 种方案离心泵的性能参数及
叶轮内部流动情况，将根据数值计算结果得到的仿生非光滑结构的最佳布置方案与常见布置方
案在全流量下进行对比分析，并在应用相同仿生非光滑结构布置方式的前提下，分析了粗糙度
的影响．结果表明：该离心泵模型在目标流量下，应用仿生叶片后，其水力效率变化有限，而叶片
壁面上平均剪应力相较于光滑壁面情况下降最大约 １２．７％；布置于任意位置的仿生非光滑单元
均能在一定范围内产生减阻效果，相邻仿生单元对于同一壁面位置的减阻效果不具有线性叠加
关系；在全流量下，将仿生非光滑结构布置于叶片背面的中部，相比于将其布置于叶片背面的出
口部分，增效率与减阻率均更为优秀，且 ２ 种方案的增效率与减阻率随流量变化的趋势较为相
近；粗糙表面尽管能和仿生结构表面一样在近壁面形成低速层，但无法实现减阻效果．该研究表
明，仿生结构对离心泵水力效率的影响与模型本身有关，在使用一定个数的仿生凹坑单元的前
提下，应尽量将凹坑布置在剪应力大处．
关键词：离心泵；叶片；仿生；非光滑；减阻
中图分类号：Ｓ２７７．９；ＴＨ３１ １ 文献标志码：Ａ 文章编号：１６７４－８５３０（２０２０）０３－０２４１－０７
Ｄｏｉ：１０．３９６９ ／ｊ．ｉｓｓｎ．１６７４－８５３０．１８．０２２３
代翠，陈怡平，董亮，等．离心泵叶片仿生非光滑结构的布置位置