基于流场数值模拟的磁力驱动冷凝泵入口流动分析
为了提高磁力驱动冷凝泵的抗汽蚀性能，在泵叶轮入口处配置了变螺距诱导轮，并建立了吸入口配置变螺距诱导轮和未配置变螺距诱导轮的两种模型。采用Fluent软件对磁力驱动冷凝泵内流场进行数值模拟，给出了其内部压力分布以及粒子流动迹线图。通过两组数据的比较，得到了内部流场的主要特征。模拟结果表明，磁力驱动冷凝泵吸入口配置变螺距诱导轮可以有效提高抗汽蚀性能。
1、引言
通过计算流体动力学(CFD)数值模拟技术，可以准确预测水力机械的汽蚀、压力、速度等一系列性能参数，为水力机械的研究提供了方便。由于核电工程用的冷凝泵装置汽蚀余量极低，为了防止汽蚀，通常在泵的入口处增加诱导轮，以提高泵首级叶轮的抗汽蚀性能，从而降低泵的必需汽蚀余量。
磁力驱动冷凝泵采用立式、两级结构，在冷凝泵吸入口配置变螺距诱导轮，增加泵进口液体的静压力，解决了泵的汽蚀问题。目前，对泵入口配置诱导轮和首级叶轮的内部流动同时进行研究尚不多见，为了了解冷凝泵内部流动情况，
本文利用Fluent 软件对泵内部流场分布进行数值模拟，并对数值模拟结果进行了分析。
2、磁力驱动冷凝泵的基本参数和主要结构
2.1、基本参数
磁力驱动冷凝泵的设计参数为：流量150m3·h-1；扬程90 m；转速1450r·min-1；功率75 kW；必需汽蚀余量0.45 m。诱导轮的设计采用变螺距设计方法，圆锥形轮缘和轮毂结构，变螺距诱导轮的设计参数见表1。
表1 变螺距诱导轮的设计参数
2.2、主要结构
磁力驱动冷凝泵吸入口设置的诱导轮如图1所示，变螺距诱导轮模型如图2所示。
图1 磁力驱动冷凝泵吸入口结构
1——外磁转子；2——隔离套；3——内磁转子；4——次级叶轮；5——首级叶轮；6——泵体；7——诱导轮；8——冷却管路
图2 变螺距诱导轮模型
5、结 论
(1)变螺距诱导轮出口压力提高幅度大；压力面的压力沿螺距增大而增大。诱导轮的粒子流动迹线图清晰, 能形象地展示内部流动特征。
(2)吸入口配置诱导轮，能够使泵叶轮进口处的叶片工作面和吸力面上的最低静压值都相对提高20 kPa，因此，可以有效提高泵的抗汽蚀性能。
