? ? ? ?提高多級離心泵效率是困難的，這限制了多級離心泵行業的發展。內部多級離心泵性能指標的行業調查結果表明，臥式多級離心泵效率指標的總體水平不能滿足標準要求。研究表明，由多級離心泵的能量損失引起的運行不穩定現象主要取決于流動部分的內部流動。隨著計算機技術的發展，將數值模擬與實驗研究相結合的方法已經成為揭示渦輪機械內部流動規律的重要手段。近年來，相對較少的多級離心泵的內部流量已成為研究的熱點，其中首級葉輪結構對多級離心泵的效率提高有哪些重要性則成為了熱點中的熱點。

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? ? ? ?多級離心泵在運行過程中多級離心泵的運行效率不高，不能滿足設計揚程的要求。由于葉輪中的流動狀況對多級離心泵的性能起著決定性的作用，為了提高多級離心泵的效率，本文主要對葉輪的結構進行數值模擬和改進。

1.多級離心泵葉輪的水力模型

? ? ? ?舉例：D200-50（P）-0105A多級離心泵的設計性能參數：流量Q 200 m / h，數量= 10，總揚程H = 500m，速度n = 2950r / min。葉輪的幾何參數如下。 = 150mm，輪轂直徑D = 85mm，葉輪出口直徑D-225mm，葉輪出口寬度B2 = 24mm，葉片編號Z = 5。

2.原多級離心泵葉片旋轉場分析

? ? ? 圖2是原多級離心泵的葉輪葉片的壓力分布圖。靜壓分布（圖2a）沒有明顯的對稱性。當流體進入葉輪時的壓力相對較低，并且由于葉片周圍的流動和入口壓力損失的影響，壓降增加，導致入口處的低壓區域較大。 58X105Pa，當壓力降低到一定程度時，會在此處發生氣蝕，從而損壞葉輪結構，從而影響多級離心泵的性能和操作安全性。在總壓力圖中，隨著葉輪旋轉，流體不斷獲得能量，并且壓力從入口到出口的變化很大。葉輪流道中流體的不均勻流型導致能量分布不均。葉片工作面中部的壓力突然增加，表明此處存在很高的全流能。圖3示出了速度分布。原多級離心泵葉輪的速度分布不均勻，葉片入口附近的流體流動的速度軌跡和云圖有明顯的水沖擊，葉片的中心速度突然增大，這里的葉輪通道有很強的平流，造成很大的水力損失，導致整個多級離心泵的運行不穩定，從而使效率急劇下降。

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3.多級離心泵葉輪水力模型的改進

? ? ? ?始多級離心泵葉輪由于葉輪的結構不合理而反映出流場的壓力和速度分布，多級離心泵的進口壓力低，流體大量蒸發后進入葉輪，局部進入高葉輪后水錘現象，導致壓力波動和流道速度分布的變化，升力和效率下降，能量損失增加。改進葉輪的設計以改變葉片的形狀并選擇合適的葉輪入口和出口直徑，增加葉輪的出口寬度，以減少多級離心泵流道的摩擦損失，擴散損失，沖擊損失和其他局部損失，使葉輪具有合理的結構和形狀，以提高多級離心泵的效率。改進后，多級離心泵葉輪的幾何參數如下：葉輪入口直徑D'）= 158 mm，輪轂直徑D1; -85mm，葉輪出口直徑D / 2-225mm，葉輪出口寬度B'Z-25。 2毫米，葉片數量Z = 5。

? ? ? ?改進的吸入腔隨著葉輪入口尺寸的變化而改善，并且吸入腔的入口直徑增大，從而使流速減小到多級離心泵葉輪入口和環形空間所需的流速吸入室的入口相應于入口膨脹。

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4.改進后的多級離心泵的流場分析

? ? ? ?對于改進的多級離心泵通道的網格劃分，車身網格的數量為598,382。進行了數值計算，內部流場的壓力和速度分布如圖4和圖5所示。

4.1壓力分布

? ? ? ?改進后，多級離心泵葉輪的壓力分布圖（圖4）從t開始連續增加。入口到出口，在改善之前壓力沒有突然增加。五個葉片的壓力對稱，流道均勻分布。改進后，壓力明顯高于原始多級離心泵，高壓達到8。72x10'Pa，高于4。20x 105 Pa。單葉片工作面和背面的靜壓力分布（圖4c）具有相同的總體增長趨勢。然而，在葉輪的相同半徑下，葉片工作面的壓力高于背面的壓力，并且工作面的壓力梯度變化大于背面的壓力梯度變化。

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4.2速度分布

? ? ? ?如改進設計后的速度分布所示（圖5），流體在整流通道中順暢流動。隨著葉片的放置角度的增加，通道中的渦流面積減小并且流動橫截面的面積增大。

? ? ? ?在葉輪半徑相同的情況下，葉片背面的流體速度要大于工作面的速度，這與流體在工作面和葉片背面的壓力分布趨勢相反。刀刃。出口處的流體速度達到34。進入導向葉片后，動能轉化為壓力能，流量逐漸降低。葉輪進口處仍存在局部速度沖擊現象，但沖擊范圍減小。刀片中央沒有突然的速度激增。

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5.外部特征研究

? ? ? ?改進前后對整個多級離心泵進行性能測試。圖6和圖7是獲得的性能曲線。多級離心泵的揚程，功率和產量隨流量的變化而變化，并有不同的變化。通過比較改進前后的功率曲線（P-Q），當流量為零時，功率主要消耗在多級離心泵的機械損耗上。隨著流量的增加，軸功率不斷增加，但是經過改進后，功率與原來的多級離心泵相比降低了。多級離心泵的揚程隨流量的增加而減小。在圖6中的原始多級離心泵的實驗過程中，水力損失很大，揚程非常快地下降。當壓頭未達到額定流量時，將其減小到設計壓頭。在3 m / h時，效率高達63. 5％。改進后，多級離心泵的整體性能測試結果（圖7）顯示出穩定的趨勢。隨著流量的增加，多級離心泵頭逐漸減小，但趨勢比改進前更平緩。 8 m，滿足設計揚程要求，改進設計后的多級離心泵效率已經相對較大的提高，并且在設計條件附近具有較寬的高效率區域，高效率點流速為225。4 m / h，高效率為78. 6％，比原多級離心泵高出15％。 1％。

6.結論

? ? ? ?數值模擬技術已成為多級離心泵設計和內部流研究的有力工具。根據計算結果，采用傳統的試驗方法對葉輪內的流場分布進行了分析和驗證，為多級離心泵的開發，設計和改進提供了可靠的依據，縮短了多級離心泵的設計開發周期。

? ? ? ?原始多級離心泵和改進型多級離心泵之間的性能實驗比較結果表明，多級離心泵葉輪的內部流動對多級離心泵整體流道的內部流動以及葉輪結構的合理性起著決定性的作用。影響多級離心泵效率的提高。為了提高多級離心泵的效率，需要對整個多級離心泵進行分析研究。