Energy characteristics of mixed-flow pump under different tip clearances based on entropy production analysis

叶轮 叶尖间隙 机械 体积流量 计算流体力学 流量(数学) 材料科学 熵产生 滑移系数 流量系数 比转速 热力学 涡流 物理 离心泵
作者
Leilei Ji,Wei Li,Weidong Shi,Hao Chang,Zhenyu Yang
出处
期刊:Energy [Elsevier BV]
卷期号:199: 117447-117447 被引量:199
标识
DOI:10.1016/j.energy.2020.117447
摘要

In order to investigate the effect of impeller tip clearance on the internal flow fields and the hydraulic losses in mixed-flow pump, the entropy production method with computational fluid dynamics (CFD) is employed to analyze the energy losses in a low specified number mixed-flow pump with guide vane. The results show that the size of tip clearance is closely related to the external characteristic performance of mixed-flow pump, and the effect of tip clearance on the flow fields of mixed-flow pump is obvious at design flow rate condition. When the tip clearance raises from 0.2 mm to 1.1 mm, the head drop loss coefficient increases 1.62 times in the impeller. As the tip clearance augments from 0.2 mm to the 1.1 mm, the total entropy production in impeller increases by 142%. Whereas, the total entropy production in guide vane descends by 21.8% slightly. It indicates that the increase of tip leakage flow (TLF) may increase the energy losses in impeller but the hydraulic losses in guide vane is suppressed to some extent as a result of an existence of TLF. Therefore, for the sake of improving the energy performance of mixed-flow pump, it is necessary to take the scale of blade tip clearance into account and consider optimizing the hydraulic design structure of guide vanes comprehensively to match the tip clearance.
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