由图4.8可知，NPSHa=1.8m时，时间总长为10个叶轮周期，此时间段内各监测点出现了10次规律的波动，监测点BS5的压力脉动主频为2fi，其他各监测点的压力脉动主频均为叶轮转频fi。与非空化工况相比，NPSHa=2.0m时，叶轮内各监测点压力脉动幅值均增大，最大值在出口处；NPSHa=1.8m时，叶轮内压力脉动最大幅值有增大也有减小，其变化最大的点分别出现在监测点BS4和BS3。......
2025-09-29
小流量工况下蜗壳内压力脉动分析
【摘要】：图4.11～图4.13分别列出了非空化工况、NPSHa=1.05m和NPSHa=0.9m的条件下，蜗壳内监测点V1～V13的压力脉动时域及频域图。蜗壳内压力脉动幅值最大处仍在蜗舌附近扩散管上V1点。图4.14分别列出了监测点V8在非空化工况和NPSHa=1.05m时蜗壳横截面4个不同时刻的流线分布。
图4.11～图4.13分别列出了非空化工况、NPSHa=1.05m和NPSHa=0.9m的条件下，蜗壳内监测点V1～V13的压力脉动时域及频域图。
图4.11 非空化工况下蜗壳内压力脉动时域及频域图（见彩插）
（a）蜗舌区V1～V3三个监测点；（b）蜗型段V4～V8五个监测点；
（c）蜗型段及扩散段V9～V13五个监测点
由图4.11可见，非空化工况时，时间总长为10个叶轮周期，此时间段内各监测点出现了10次规律的波动，监测点V3和V4的压力脉动主频为2fBPF，其他各监测点的压力脉动主频均为叶片通过频率fBPF。蜗壳内各监测点中，蜗舌附近扩散管上V1点在叶片通过频率fBPF处压力脉动幅值最大。
图4.12 NPSHa=1.05m工况下蜗壳内压力脉动时域及频域图（见彩插）
（a）蜗舌区V1～V3三个监测点；（b）蜗型段V4～V8五个监测点；
（c）蜗型段及扩散段V9～V13五个监测点
由图4.12可见，NPSHa=1.05m时，时间总长为10个叶轮周期，此时间段内各监测点出现了10次规律的波动，监测点V3、V4和V8的压力脉动主频为2fBPF，其他各监测点的压力脉动主频均为叶片通过频率fBPF。蜗舌附近扩散管上V1点在叶片通过频率fBPF处压力脉动幅值最大，与非空化工况时相同。
图4.13 NPSHa=0.9m工况下蜗壳内压力脉动时域及频域图（见彩插）(https://www.chuimin.cn)
（a）蜗舌区V1～V3三个监测点；（b）蜗型段V4～V8五个监测点；
（c）蜗型段及扩散段V9～V13五个监测点
由图4.13可见，NPSHa=0.9m时，时间总长为10个叶轮周期，此时间段内各监测点出现了10次规律的波动，监测点V3和V8的压力脉动主频为2fBPF，其他各监测点的压力脉动主频均为叶片通过频率fBPF。蜗壳内压力脉动幅值最大处仍在蜗舌附近扩散管上V1点。
非空化工况、NPSHa=1.05m和NPSHa=0.9m时，蜗舌附近扩散管上V1点在叶片通过频率fBPF处压力脉动幅值最大；各监测点的脉动振幅基本随频率的增大而逐渐减小，其中，扩散段上V10、V11、V12、V13点的压力脉动幅值变化基本相同。
表4.1所示为离心泵非空化工况、NPSHa=1.05m和NPSHa=0.9m时，蜗壳内监测点V1～V13压力脉动的最大幅值。由表可以看出，非空化工况时，蜗壳内压力脉动最大幅值，在蜗舌附近扩散管上V1点处最大，蜗舌端部V2点处其次，最小值在蜗型段上V8点处，其值分别为2 778.9Pa、2 037.9Pa、379.2Pa。与非空化工况相比，NPSHa=1.05m时，值得注意的是只有V8点的压力脉动最大幅值减小，其他监测点的脉动最大幅值均增大，最大值仍在V1点处，其值为4 831.0Pa；NPSHa=0.9m时，各监测点的压力脉动最大幅值均显著增大，除蜗型段上V5点和V8点，其他点的压力脉动最大幅值均为非空化时的2倍以上，蜗舌附近扩散管上V1点的压力脉动最大幅值远大于其他点，其值为6 958.5Pa。
表4.1 蜗壳内压力脉动的最大幅值
表4.1的结果显示，与非空化工况相比，空化工况下压力脉动最大幅值均增加，唯有NPSHa=1.05m时蜗型段上V8点处的压力脉动最大幅值减小。图4.14分别列出了监测点V8在非空化工况和NPSHa=1.05m时蜗壳横截面4个不同时刻的流线分布。
图4.14 V8横截面瞬态流线分布
（a）非空化工况；（b）NPSHa=1.05m
由图4.14可以看出，蜗壳左、右两侧V8横截面内存在明显的二次流，表现为两侧强度不等的对称反向旋涡的忽出现忽消失，横截面中间流态总体较为平顺。非空化工况时，在T/28时刻，蜗壳左侧出现旋涡；在2T/28、3T/28和4T/28时刻，蜗壳左、右两侧存在强度不等的对称反向旋涡。NPSHa=1.05m时，在T/28和2T/28时刻，蜗壳左侧无明显旋涡，右侧出现旋涡；在3T/28和4T/28时刻，蜗壳右侧旋涡消失。总的来看，与非空化工况相比，NPSHa=1.05m时蜗壳横截面内左、右两侧的旋涡明显减弱，导致蜗型段上V8点处压力脉动幅值减小。
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