自吸泵内气液两相流分析及数学模式
发布时间：2015-09-25
界层方程及气液两相流理论，在定的假设条件下，得出变密度和无因次纵向速度方程，并拟合出了叶轮出口自吸泵属于特殊离心栗，是本世纪发展起来的新机种。与般离心泵比较，它具有不需要安装底，启动前不需灌水，能自行排出进水管中的空气，把水吸上来的特点，特别是正常运行时，吸入少量气体也不会中断抽水。在我国多用于农业排灌，喷灌，消防和输送低粘度轻质油料。近20年来自吸泵发展很快，在小型泵领域中，它正向着高速小型，高扬程自动控制的方向发展。
1吸原理在装有水的离心泵中，叶轮旋转，将水压入蜗壳和排出管中，使泵内形成旋转的水环，并受吸入和排出侧的压力差作用，其厚度与该压力差有关。叶轮内部充满吸入的空气3在叶轮流道前部起喷嘴的作用，后部起扩压器的作用。通过叶轮的牵引作用在其外周处所驱动的水，经过喷嘴8压入，掠过叶片空间吣与该处的水空气混合物发生混杂。由于在叶片空间获得加速度，混合物立即被压入由导壁和隔舌所形成的扩压器形状的流哜其间流速降低在吐出口处混合物进步减患导致空气与水分离时布在水流内部的气泡汇聚向上移动露出水面形成大量泡床并不断破黏气体逸出。脱气后的水比泡沫重，沿着流道从回水孔流回叶轮，并被吸入蜗室，重新与气体混合，参与带走气体当接近自吸上水时，吸入管道的水位己上升到最高位置，水超过此位置后，便开始流进叶轮吸入口，迅速被叶轮甩走，吐出口附近的水位增高了，即静压增加。因而，与此静压保持平衡的叶轮外缘的泡沫带及内缘的等压面就不断地向轴心方向压缩，直至正常上水，泡沫带及等压面消失。
由此可，自吸泵实现自吸须完成以下个过程将叶轮内的空气不断排出叶轮有效地将气水分尚使脱气后的水不断返回叶轮重新参工作31.
1.泵内气液混合状态带冲刷装置的自吸泵2叶轮出口气液两相流分析本节内容主耍矣考文献46，液体湍流射流与气体相对运动段由于离心力作用，从叶轮甩出的液体是密实的，除真空作用夕，由于流体边界与气体间的粘滞作用，射流和湍流将气体从吸入室带入叶轮。液气两者作相对运动，且均为连续介质，液体受叶轮及各种扰动的影响，在叶轮边缘处形成紊流，产生脉动和面波。
液滴运动段旋转的液体射流。增加了液气接触面，由于液体质点的紊动扩，作用。射流而波的振幅不断，大，当振幅大于射流半径时，被剪切分散形成液滴。高速运动的液滴分散在气体中，与气体分子冲击和碰撞。将能试传给气体，这样。气体被加违和卡缩。该流动段内，液体变成不连续介质。气体仍为连续介质，泡沫流运动段气体被液滴粉碎为微小气泡。液滴啦新聚合为液体，气泡则分散在液体中。成为泡沫流。通过导叶的扩压，混合液的压力升高，气体被进步压缩。此时，液体为连续介质，气体变为分散介质，由于液体的热容量比气体大，因此，气体的压缩为等温过程。
液流段从导叶流出的气液两相流减压减速，分布于水流内部的气泡有机会汇聚，向上移动，露出7尺面，形成大量泡沫。泡沫的不断破裂使气体逸出，脱气后的水沿着泵壳经导叶流回叶轮外缘，重新参与气体混合，又称为循环用水。
3叶轮出口气液两相流动方程的建立及流场为了作进步的探讨，可作以下假设自吸过程中，在叶轮出口轴面方向，蜗壳内的水假设为静止液体在叶轮出口的导叶作用下，水为自由射流；气体射流边界层不受蜗壳截面的影响；假设气体向液体的揣流射流是不可压缩的，射流过程中没热量扩散，从整个自吸过程看，蜗室内的气液两相流动模型可当作不随时间而变的流场。假定在两相流动的流场内，气相和液相的流速基本相等，两相介质己达到热力平衡，因此流场内的气液两相流可视为均流流动的流场，在整个流场中，密役为变量。
在气液两相流中，均流流场的流动密度与真实密度相等。而在整个流场中，密度为连续函数，即从气相密度变为液相密度。只要给定密度的分布规律，就可以求解两相流动的流场即叶轮轴面内的速度场，从而进步建立自吸泵排气量与自吸时间的计算模型。
3.1建立变密度的气液两相流的流动方程以下叙述主要参考文献37勾。
根据托内姆平平行射流理论，2.冬3.
9气液两相流的密度；〃纵向速度横向速度呢1混合长度理论给，由式式21羽导出不压缩难稳定，流的射流边界方柯为1冲，混合长度=.阳佥常数，射流发展距离2士，为怔，流流动结构的经验常数取，9.
选尤，9坐标，9=7，引入流函数中厂公外3.2确定气液两相流的流动密度设按指数规律变化的旧夜浞合物的密度为，Ar9内边界条件为化，=外边界条件为9=90按指数规汴给定气体的密度为3.3液两相流微分方秤5的求解为了确定六个常数，3及射流边界层内外边界的纵坐标9，9！可以采用以边界条件在射流边界层内边界处。即当，目标函数，利用无约束问的最优化方法，求得的极小值，便可解出该情况下的个系数。
3.4计算结果叶轮出口气液两相流无因次纵向速度，9如下式夕边界与流动方向的倾角atvtga=l2.1内边界与流动方向的倾角=肌农9=6.5 4扫气贷及吸，间的计总模型4.1排气量的计算对叶轮出口截面处积分，可得吸气质量流量其中，2叶轮夕径；叶轮出口宽度，6系数；办自吸高度，大气压下空气的密度就越大，反之，排气量就越小。它主要由栗体的结构导叶与叶轮间的间隙回流方式等因素决定的。
4.2含垂直吸入管的吸时间计算吸入管中气体处于等温膨胀过程，其气体状态方程为尸厂=坩及77私全微分得又因排气量=咖办设由式910并积分得自吸时间面上升的高度。
若试验装置中含有水平管段，当自吸抽气达到水平管路时，水自动流向叶轮进口，液体会带走吸入室内剩余的空气，算为输水工况，因而可不考虑水平管的影响。
5结论自吸泵中的气液两相流的流动是复杂的过程，过去，自吸时间往往通过实验及积分的方法求取，十分不便。本文采用射流湍流理论和寻优的计算方法，求解出了气液两相流的变密度方程以及在叶轮出口处的无因次纵向速度分布规律，从而建立了自吸时间的计算模型。根据自吸泵的结构参数安装条件和室温，即可推算出排气量及自吸时间。目前，栗内气液两相流这领域的研究尚处于探索阶段，有待于今后进步发展。
范宗霖。外混式自吸离心泵自吸性能的计算方法。水泵技术，1992陆宏圻。其它类型泵刈。北京水力电力出版社，1989.149徐旭东。自吸泵的自吸机理4.兰州甘肃工业大学，1994.549.
陆宏折。射流泵技术的理论及应用肘。北京水力电力出版社，1989.1727.
h陈之。作1体。夜相流动和传热。北1；机业出版七19队63.
7谢象春。湍流射流理论与计算。北京科学出版社，1975339.
8陈次昌，刘正英。两相流泵的理论与设计北京兵器工业出版社。19H下期文章摘要杏林湾水库环境因子对浮游轮虫密度的影响卢亚芳。黄农春。罔立红集美大学水产生物技术研宄所水产学院，福建厦门361021度水温等8项环境因子与浮游轮虫密度进行回归分析，建立回归模型，并确定与浮游轮虫密度关系显著的环境因子。回归分析结果显，南池透明度盐度纤毛类生物量是影响浮游轮虫密度的显著相关因子，北池浮游植物生物量，细菌总数量，纤毛类生物量透明度量是影响浮游轮虫密度显著相关因子。
1吸原理在装有水的离心泵中，叶轮旋转，将水压入蜗壳和排出管中，使泵内形成旋转的水环，并受吸入和排出侧的压力差作用，其厚度与该压力差有关。叶轮内部充满吸入的空气3在叶轮流道前部起喷嘴的作用，后部起扩压器的作用。通过叶轮的牵引作用在其外周处所驱动的水，经过喷嘴8压入，掠过叶片空间吣与该处的水空气混合物发生混杂。由于在叶片空间获得加速度，混合物立即被压入由导壁和隔舌所形成的扩压器形状的流哜其间流速降低在吐出口处混合物进步减患导致空气与水分离时布在水流内部的气泡汇聚向上移动露出水面形成大量泡床并不断破黏气体逸出。脱气后的水比泡沫重，沿着流道从回水孔流回叶轮，并被吸入蜗室，重新与气体混合，参与带走气体当接近自吸上水时，吸入管道的水位己上升到最高位置，水超过此位置后，便开始流进叶轮吸入口，迅速被叶轮甩走，吐出口附近的水位增高了，即静压增加。因而，与此静压保持平衡的叶轮外缘的泡沫带及内缘的等压面就不断地向轴心方向压缩，直至正常上水，泡沫带及等压面消失。
由此可，自吸泵实现自吸须完成以下个过程将叶轮内的空气不断排出叶轮有效地将气水分尚使脱气后的水不断返回叶轮重新参工作31.
1.泵内气液混合状态带冲刷装置的自吸泵2叶轮出口气液两相流分析本节内容主耍矣考文献46，液体湍流射流与气体相对运动段由于离心力作用，从叶轮甩出的液体是密实的，除真空作用夕，由于流体边界与气体间的粘滞作用，射流和湍流将气体从吸入室带入叶轮。液气两者作相对运动，且均为连续介质，液体受叶轮及各种扰动的影响，在叶轮边缘处形成紊流，产生脉动和面波。
液滴运动段旋转的液体射流。增加了液气接触面，由于液体质点的紊动扩，作用。射流而波的振幅不断，大，当振幅大于射流半径时，被剪切分散形成液滴。高速运动的液滴分散在气体中，与气体分子冲击和碰撞。将能试传给气体，这样。气体被加违和卡缩。该流动段内，液体变成不连续介质。气体仍为连续介质，泡沫流运动段气体被液滴粉碎为微小气泡。液滴啦新聚合为液体，气泡则分散在液体中。成为泡沫流。通过导叶的扩压，混合液的压力升高，气体被进步压缩。此时，液体为连续介质，气体变为分散介质，由于液体的热容量比气体大，因此，气体的压缩为等温过程。
液流段从导叶流出的气液两相流减压减速，分布于水流内部的气泡有机会汇聚，向上移动，露出7尺面，形成大量泡沫。泡沫的不断破裂使气体逸出，脱气后的水沿着泵壳经导叶流回叶轮外缘，重新参与气体混合，又称为循环用水。
3叶轮出口气液两相流动方程的建立及流场为了作进步的探讨，可作以下假设自吸过程中，在叶轮出口轴面方向，蜗壳内的水假设为静止液体在叶轮出口的导叶作用下，水为自由射流；气体射流边界层不受蜗壳截面的影响；假设气体向液体的揣流射流是不可压缩的，射流过程中没热量扩散，从整个自吸过程看，蜗室内的气液两相流动模型可当作不随时间而变的流场。假定在两相流动的流场内，气相和液相的流速基本相等，两相介质己达到热力平衡，因此流场内的气液两相流可视为均流流动的流场，在整个流场中，密役为变量。
在气液两相流中，均流流场的流动密度与真实密度相等。而在整个流场中，密度为连续函数，即从气相密度变为液相密度。只要给定密度的分布规律，就可以求解两相流动的流场即叶轮轴面内的速度场，从而进步建立自吸泵排气量与自吸时间的计算模型。
3.1建立变密度的气液两相流的流动方程以下叙述主要参考文献37勾。
根据托内姆平平行射流理论，2.冬3.
9气液两相流的密度；〃纵向速度横向速度呢1混合长度理论给，由式式21羽导出不压缩难稳定，流的射流边界方柯为1冲，混合长度=.阳佥常数，射流发展距离2士，为怔，流流动结构的经验常数取，9.
选尤，9坐标，9=7，引入流函数中厂公外3.2确定气液两相流的流动密度设按指数规律变化的旧夜浞合物的密度为，Ar9内边界条件为化，=外边界条件为9=90按指数规汴给定气体的密度为3.3液两相流微分方秤5的求解为了确定六个常数，3及射流边界层内外边界的纵坐标9，9！可以采用以边界条件在射流边界层内边界处。即当，目标函数，利用无约束问的最优化方法，求得的极小值，便可解出该情况下的个系数。
3.4计算结果叶轮出口气液两相流无因次纵向速度，9如下式夕边界与流动方向的倾角atvtga=l2.1内边界与流动方向的倾角=肌农9=6.5 4扫气贷及吸，间的计总模型4.1排气量的计算对叶轮出口截面处积分，可得吸气质量流量其中，2叶轮夕径；叶轮出口宽度，6系数；办自吸高度，大气压下空气的密度就越大，反之，排气量就越小。它主要由栗体的结构导叶与叶轮间的间隙回流方式等因素决定的。
4.2含垂直吸入管的吸时间计算吸入管中气体处于等温膨胀过程，其气体状态方程为尸厂=坩及77私全微分得又因排气量=咖办设由式910并积分得自吸时间面上升的高度。
若试验装置中含有水平管段，当自吸抽气达到水平管路时，水自动流向叶轮进口，液体会带走吸入室内剩余的空气，算为输水工况，因而可不考虑水平管的影响。
5结论自吸泵中的气液两相流的流动是复杂的过程，过去，自吸时间往往通过实验及积分的方法求取，十分不便。本文采用射流湍流理论和寻优的计算方法，求解出了气液两相流的变密度方程以及在叶轮出口处的无因次纵向速度分布规律，从而建立了自吸时间的计算模型。根据自吸泵的结构参数安装条件和室温，即可推算出排气量及自吸时间。目前，栗内气液两相流这领域的研究尚处于探索阶段，有待于今后进步发展。
范宗霖。外混式自吸离心泵自吸性能的计算方法。水泵技术，1992陆宏圻。其它类型泵刈。北京水力电力出版社，1989.149徐旭东。自吸泵的自吸机理4.兰州甘肃工业大学，1994.549.
陆宏折。射流泵技术的理论及应用肘。北京水力电力出版社，1989.1727.
h陈之。作1体。夜相流动和传热。北1；机业出版七19队63.
7谢象春。湍流射流理论与计算。北京科学出版社，1975339.
8陈次昌，刘正英。两相流泵的理论与设计北京兵器工业出版社。19H下期文章摘要杏林湾水库环境因子对浮游轮虫密度的影响卢亚芳。黄农春。罔立红集美大学水产生物技术研宄所水产学院，福建厦门361021度水温等8项环境因子与浮游轮虫密度进行回归分析，建立回归模型，并确定与浮游轮虫密度关系显著的环境因子。回归分析结果显，南池透明度盐度纤毛类生物量是影响浮游轮虫密度的显著相关因子，北池浮游植物生物量，细菌总数量，纤毛类生物量透明度量是影响浮游轮虫密度显著相关因子。
