摘要：为提高高扬程潜水排污泵的性能,该文基于数值模拟、粒子成像测速（particle image velocimetry, PIV）测量和外特性试验并重的研究方法,以比转速为60的高扬程排污泵为研究对象,针对具有超厚叶片的叶轮与3种不同基圆直径的蜗壳进行了匹配优化.数值计算结果表明,具有超厚叶片的高扬程潜污泵蜗壳基圆直径对泵性能影响较大,当其与叶轮直径比 D3/D2=1.13时,泵额定点的效率和扬程下降值均小于1%,但当 D3/D2增大至1.19时,泵最高效率下降了3.3%;超厚叶片与蜗壳的匹配将直接决定泵内部流场特征,当 D3/D2=1.01时,泵内部压力脉动和非定常径向力的峰峰值为 D3/D2=1.13时的3倍左右,当 D3/D2大于1.13时,其峰峰值变化较小.试验结果表明,兼顾考虑泵的外特性和内流场,方案 B（D3/D2=1.13）具有陡降的流量-扬程曲线和饱和轴功率特性,最大轴功率不超过45 kW,比国标规定的55 kW 小10 kW,降低了生产成本.泵的高效区范围宽,在设计点泵效率达到71.80%,比国家标准高10.8个百分点;3个超厚叶片形成的 3个通道,最大可通过颗粒直径为40 mm 的固体颗粒.PIV 测量结果表明,在较大的流量范围内,叶轮内流场稳定,未出现不良流动现象,且此时泵内的压力脉动和径向力较小.该研究可为“高效率、无过载、无堵塞”的高扬程潜水排污泵的设计研究提供新的思路和实践指导.

关键词：潜污泵 优化设计 试验 效率 低比转速 

单位：江苏大学流体机械工程技术研究中心; 镇江212013