考虑表面粗糙度影响的低温涡轮泵特性与动静间隙流动分析

卜学兵; 付平; 孙中国; 席光

西安交通大学学报 ›› 2024, Vol. 58 ›› Issue (6) : 77 -89.

卜学兵, 付平, 孙中国, 席光

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摘要

为分析低温涡轮泵过流部件表面粗糙度对其性能特性的影响，阐明表面粗糙度对涡轮泵动静间隙流场的影响机制，选择增材制造闭式叶轮涡轮氧泵为研究对象，在考虑低温介质热力学效应影响的前提下，采用液氮作为增压输送介质，对涡轮泵低温性能开展实验测试和数值计算。研究结果表明：在13 500～26 000 r/min转速范围内，相较于光滑壁面，考虑过流部件表面粗糙度后，采用液氮作为模拟介质得到的涡轮氧泵数值计算结果与实验测试数据吻合较好；随着离心叶轮及蜗壳等主流表面粗糙度从光滑壁面增加至36μm,涡轮氧泵扬程及效率分别下降了9.1%、10.6%;随着动静间隙过流部件表面粗糙度从0增加至20μm,涡轮泵叶轮轴向力合力系数显著降低了25.8%。研究结果对后续深入揭示表面粗糙度对低温涡轮泵动静间隙流场特性影响规律以及过流部件表面质量分区控制具有重要借鉴意义及参考价值。