? ? ? ? ?分析離心泵水力性能有三個(gè)層次。第一個(gè)層次是宏觀(guān)層次，即通常的外特性，如：揚程、軸功率和效率與流量的關(guān)系。第二個(gè)層次是中間層次，即那些與泵水力設計息息相關(guān)的綜合性流動(dòng)參數，如：滑移系數、水力效率、容積效率、機械效率和水力損失系數等。第三個(gè)層次是微觀(guān)層次，即泵的內特性，如：葉輪、吸入室和壓出室等過(guò)流部件內部流場(chǎng)特性。目前對第一、三層次研究比較多，并試圖建立兩者的定量關(guān)系。對第二層次研究進(jìn)行得相當少。本文旨在給出一種由泵外特性推算出中間層次流動(dòng)參數的方法。

? ? ? ? ?通過(guò)洞察不同粘度下這些參數隨葉片數的變化，來(lái)深入評價(jià)被輸送液體粘度對離心油泵性能的影響，為離心油泵的水力設計提供依據，并指明研究方向。

? ? ? ? ? 1.1 離心油泵的性能

? ? ? ? ?揚程-流量、軸功率-流量和效率-流量曲線(xiàn)表示離心油泵的水力性能，一般用只能采用實(shí)驗的方法才能得到性能，見(jiàn)圖1。本文試圖分析出最優(yōu)工況的滑移系數、水力效率、容積效率、機械效率和水力損失系數等參數。

? ? ? ? ?1.2 泵內部水力損失

? ? ? ? ?根據流體力學(xué)理論，在最優(yōu)工況下，泵過(guò)流部件內部水力損失主要是沿程摩擦阻力損失，局部旋渦損失和沖擊損失所占比重相當小，可以忽略不計。于是得到泵內部流動(dòng)能量平衡關(guān)系式：

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? 圖1 離心油泵性能曲線(xiàn)

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? ? ? ? ?H=Hth-KQ2 式中：H為已知的最優(yōu)工況揚程，Hth為最優(yōu)工況理論揚程，Q為已知的最優(yōu)工況流量，K為水力損失系數，其中Hth、K由實(shí)驗數據推算。 根據性能實(shí)驗結果，已經(jīng)做出了揚程-流量曲線(xiàn)。于是，下式成立 dH/dQ=dHth/dQ-2KQ 式中：最優(yōu)工況揚程曲線(xiàn)斜率dH/dQ由實(shí)驗曲線(xiàn)求取。 在忽略葉輪進(jìn)口預旋的情況下，離心泵基本方程為 Hth=Vu2u2/g 葉輪出口液體絕對速度的圓周分速度為 Vu2=σu2-Q/ηVA2tanβ2 式中：σ為最優(yōu)工況滑移系數，σu2表示考慮滑移速度后的葉輪圓周速度，ηV為最優(yōu)工況泵容積效率，A2為葉輪出口面積，β2為葉片出口角，u2為葉輪圓周速度。 于是理論揚程為 將該式對Q求導，得到 dHth/dQ=-u2/gηVAstanβ2 聯(lián)立求解方程(1)、(2)、(5)和(6)，得到滑移系數 水力損失系數 水力效率 ηh=H/Hth 其中Hth=H+KQ2。 機械效率 ηm=η/ηVηh 其中η為實(shí)驗測得的泵最優(yōu)工況的效率。 利用的方法計算葉輪前口環(huán)同心圓柱面間隙的泄漏損失。葉輪后口環(huán)與前口環(huán)尺寸相同，后蓋板上開(kāi)有平衡孔，平衡孔有節流作用，所以后口環(huán)的泄漏損失比前口環(huán)小，暫且假設后口環(huán)的泄漏損失為前口環(huán)的70%。于是，得到總的泄漏損失 式中：dm為密封環(huán)直徑，lm為密封環(huán)長(cháng)度，bm為密封環(huán)單側間隙，腍為密封環(huán)兩側壓力差，其值為，其中：um為口環(huán)的圓周速度。 于是可以計算出容積效率 ηV=Q/Q+q 由此可見(jiàn)，利用泵的性能曲線(xiàn)和葉輪有關(guān)尺寸，就可以推算出最優(yōu)工況的滑移系數、水力損失系數、水力效率、容積效率、機械效率。運用該方法可以深入地分析葉輪幾何參數對這些參數的影響，更容易看清問(wèn)題的本質(zhì)。

? ? ? ? ?2 結果與討論

? ? ? ? ?2.1 已知數據 本文采用葉輪幾何尺寸和性能實(shí)驗數據。有關(guān)實(shí)驗泵、實(shí)驗裝置和實(shí)驗液體等詳細情況。

? ? ? ? ?2.2 滑移系數 圖2(a)給出了輸送清水時(shí)本文計算的滑移系數隨葉片數的變化曲線(xiàn)。為了便于對比，圖中還給出了利用準三元流動(dòng)程序計算的滑移系數以及Stodola、Wiesner經(jīng)驗公式計算滑移系數值。圖2(b)表示輸送清水時(shí)最優(yōu)工況揚程隨葉片數的變化。Stodola經(jīng)驗公式為 σ=1-πsinβ2/Z