摘要： 針對(duì)羅茨泵工作時(shí)排氣口氣體壓力高、基元容積內(nèi)壓力低以及氣體回流引起出口氣流脈動(dòng)大等問(wèn)題，應(yīng)用Pumplinx對(duì)MB7300型羅茨泵進(jìn)行全流場(chǎng)數(shù)值計(jì)算，通過(guò)Tecplot軟件并采用Q準(zhǔn)則對(duì)羅茨泵內(nèi)流場(chǎng)渦結(jié)構(gòu)進(jìn)行定性分析，研究?jī)?nèi)回流槽厚度和角度2個(gè)關(guān)鍵參數(shù)對(duì)羅茨泵內(nèi)部流動(dòng)的影響規(guī)律，尤其對(duì)出口壓力脈動(dòng)和流量脈動(dòng)的影響.研究結(jié)果表明：內(nèi)回流槽結(jié)構(gòu)對(duì)進(jìn)口側(cè)流態(tài)改善效果不明顯，但可以很好地降低排氣壓力脈動(dòng)、流量脈動(dòng)以及排氣段渦流，內(nèi)回流槽厚度越大，角度越大，效果越明顯；內(nèi)回流槽厚度、角度增大過(guò)大時(shí)，轉(zhuǎn)子與機(jī)殼之間間隙增大，泄漏量增多，排氣量降低幅度大幅升高；內(nèi)回流槽厚度和角度存在較為優(yōu)選的組合，在有效降低壓力和流量脈動(dòng)的同時(shí)，可最大限度降低流量的損失，綜合考慮流量和出口脈動(dòng)性能時(shí)，內(nèi)回流槽角度約為45°，厚度約為7.5 mm時(shí)組合效果較好；如果使出口流量不出現(xiàn)負(fù)值，內(nèi)置回流槽的尺寸應(yīng)選擇角度45°～60°，厚度7.5～10.0 mm.研究結(jié)果可為羅茨泵氣流脈動(dòng)和殼體結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)提供一定依據(jù).

關(guān)鍵詞： 羅茨泵；內(nèi)回流槽；氣流脈動(dòng)；壓力脈動(dòng)；渦流

中圖分類(lèi)號(hào)： S277.9；TH313 文獻(xiàn)標(biāo)志碼： A 文章編號(hào)： 1674-8530（2024）05-0448-08

DOI：10.3969/j.issn.1674-8530.22.0193

邢文帥，張帆，趙菲菲，等. 內(nèi)回流槽結(jié)構(gòu)對(duì)羅茨泵內(nèi)部流動(dòng)特性的影響［J］. 排灌機(jī)械工程學(xué)報(bào)，2024，42（5）：448-455.

XING Wenshuai， ZHANG Fan， ZHAO Feifei， et al. Influence of inner reflux groove structure on flow characteristics of Roots pump［J］. Journal of drainage and irrigation machinery engineering（JDIME）， 2024， 42（5）： 448-455.（in Chinese）

Influence of inner reflux groove structure on flow

characteristics of Roots pump

XING Wenshuai1， ZHANG Fan1*， ZHAO Feifei1， SONG Jialong1，

ZHANG Jinfeng1， ZHU Xiumei2， TANG Xingpeng3

（1. National Research Center of Pumps， Jiangsu University， Zhenjiang， Jiangsu 212013，China; 2. Jiangsu XCMG Engineering Machi-nery Research Institute Co.， Ltd.， Xuzhou， Jiangsu 221004， China； 3. Vacculex Vacuum Equipment （Zhejiang） Co.， Ltd.， Huzhou， Zhejiang 313100， China）

Abstract： The Roots pump exhibits distinct features such as high gas pressure at the exhaust port， low pressure in the basic volume， and significant airflow pulsation at the outlet due to gas reflux. The entire flow field of an MB7300 Roots pump was numerically calculating by using the Pumplinx software. The Q criterion vortex identification method， coupled with Tecplot software， was employed for a qualitative analysis of the flow field of the Roots pump vortex structure. The primary aim was to investigate the impact of the internal reflux tank angle and thickness on the outlet pressure pulsation and internal pulsations. The results indicate that the internal reflux tank structure has no significant effect on the inlet side flow pattern improvement. However， it can effectively diminish the exhaust pressure pulsation， flow pulsation， and vortex in the exhaust section. The study reveals that the effect is more pronounced with increased thickness. Nonetheless， excessive thickness and angle can result in a larger gap between the rotor and the housing， thereby exacerbating leakage and displacement reduction. The optimal angle and thickness of the internal reflux tank are determined to be 45° and 7.5 mm， respectively， which effectively reduce pressure and flow pulsation while minimizing flow loss. To maintain a non-negative outlet flow rate， the internal reflux tank size can range from an angle of 45° to 60° and a thickness of 7.5 mm to 10.0 mm. The findings of this study can serve as a foundation for research on airflow pulsation and shell structure design optimization of Roots pumps.

Key words： Roots pump;internal reflux tank;air pulsation;pressure pulsation;vortex

羅茨泵是一種雙轉(zhuǎn)子容積式泵，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、動(dòng)力平衡性好、容積效率高、真空度大以及強(qiáng)制輸送等特征，廣泛應(yīng)用于電力、冶煉、石油化工、氫氣循環(huán)［1］等領(lǐng)域.由于羅茨泵轉(zhuǎn)子高速旋轉(zhuǎn)，出口壓力大，氣體壓強(qiáng)突增產(chǎn)生氣體回流現(xiàn)象，增大了出口壓力脈動(dòng)和流量脈動(dòng)，使得羅茨泵產(chǎn)生振動(dòng)和噪聲，影響羅茨泵的工作性能.

為減小羅茨泵的出口壓力脈動(dòng)及流量脈動(dòng)，許多學(xué)者對(duì)羅茨泵結(jié)構(gòu)進(jìn)行了設(shè)計(jì)優(yōu)化，常見(jiàn)的結(jié)構(gòu)形式有逆流冷卻結(jié)構(gòu)［2］和內(nèi)回流槽結(jié)構(gòu)［3］.馮力等［4］分析了漸開(kāi)線型三葉羅茨風(fēng)機(jī)的漸擴(kuò)縫隙結(jié)構(gòu)對(duì)出口氣體回流的影響，發(fā)現(xiàn)漸擴(kuò)縫隙結(jié)構(gòu)可有效減緩回流時(shí)相對(duì)寬度的變化幅度，減輕回流沖擊.張顧鐘等［5］應(yīng)用Fluent軟件分析了漸擴(kuò)縫隙結(jié)構(gòu)對(duì)羅茨泵流場(chǎng)的影響，認(rèn)為漸擴(kuò)縫隙結(jié)構(gòu)可使得基元容積內(nèi)的壓力在與排氣口接通時(shí)就已經(jīng)達(dá)到或接近排氣口處的壓力值，極大地削減甚至避免了排氣縫隙開(kāi)啟瞬間因排氣口處高壓氣體迅速回流而產(chǎn)生的較大氣流沖擊噪聲，氣體動(dòng)力性噪聲強(qiáng)度大幅度減小.唐美玲等［6］研究了逆流冷卻口位置對(duì)羅茨泵流動(dòng)狀況的影響，結(jié)果表明，在相同工況下，隨著逆流冷卻口位置上升，排氣脈動(dòng)系數(shù)下降，排氣量增大，但泄漏量增大，進(jìn)氣量降低，且排氣腔內(nèi)的渦流量增大，同時(shí)產(chǎn)生較大的噪聲.鄭淑麗［7］對(duì)漸擴(kuò)縫隙開(kāi)啟角度對(duì)排氣口流量的影響進(jìn)行分析，認(rèn)為漸擴(kuò)縫隙能夠有效降低排氣口渦流，且開(kāi)啟角在50°左右時(shí)排氣瞬時(shí)流量最大.劉厚根等［8］將傳統(tǒng)、漸擴(kuò)縫隙和逆流冷卻3種不同殼體結(jié)構(gòu)進(jìn)行了對(duì)比模擬，驗(yàn)證了前者的觀點(diǎn).

以上研究主要從逆流冷卻和漸擴(kuò)縫隙2個(gè)方面對(duì)如何降低排氣壓力脈動(dòng)和流量脈動(dòng)進(jìn)行分析.逆流冷卻在降低排氣脈動(dòng)的同時(shí)會(huì)增大渦流量，降低降噪效果.漸擴(kuò)縫隙結(jié)構(gòu)屬于內(nèi)回流槽結(jié)構(gòu)的一種，先前的研究已經(jīng)證實(shí)其能夠降低排氣側(cè)流量脈動(dòng)和噪聲，但只局限于二維模擬分析，且僅考慮漸擴(kuò)縫隙角度對(duì)流場(chǎng)的影響，對(duì)于更普遍的內(nèi)回流槽長(zhǎng)度、厚度等參數(shù)尚未深入研究.文中利用Pumplinx軟件對(duì)二葉羅茨泵模型進(jìn)行仿真分析，研究?jī)?nèi)回流槽結(jié)構(gòu)厚度、角度對(duì)羅茨泵排氣壓力脈動(dòng)以及排氣流量脈動(dòng)的影響，并通過(guò)Tecplot軟件對(duì)流場(chǎng)渦結(jié)構(gòu)進(jìn)行提取分析，為羅茨泵穩(wěn)定運(yùn)行提供一定理論依據(jù).

1 氣體流動(dòng)控制方程

羅茨泵內(nèi)氣體可以視為可壓縮理想氣體，其連續(xù)性方程和動(dòng)量方程［9］分別為

式中：ρ為密度；v為速度矢量；p為靜態(tài)壓力；τ為應(yīng)力張量；ρg為重力；f為表面力.

非定常流動(dòng)時(shí)，選用精度較高的RNG k-ε湍流模型進(jìn)行模擬［10］.RNG k-ε湍流模型的張量形式為

ρdkdt=xiαkμeffkxj+2μtSijuixj－ρε，（3）

ρdεdt=xjαεμeffεxj+

2C1εεkvtSijuixj－C2ερε2k－R，（4）

式中：k為湍流脈動(dòng)動(dòng)能；ε為湍流耗散率；αk和αε分別為湍流脈動(dòng)動(dòng)能k和耗散率ε的有效湍流普朗特?cái)?shù)的倒數(shù)；μeff為流體有效動(dòng)力黏度；μt為湍流動(dòng)力黏度；C1ε和C2ε為經(jīng)驗(yàn)常數(shù);R為源項(xiàng).

2 數(shù)值計(jì)算

2.1 流體域模型與網(wǎng)格劃分

羅茨泵三維模型如圖1所示，其轉(zhuǎn)子外徑為344.4 mm，長(zhǎng)度為919.0 mm，轉(zhuǎn)子中心距為230.0 mm，轉(zhuǎn)速為2 400 r/min.

圖2為增加回流槽結(jié)構(gòu)后流體域模型，其中回流槽結(jié)構(gòu)位于排氣側(cè).

圖3為回流槽結(jié)構(gòu)，圖中L為內(nèi)回流槽長(zhǎng)度，大小為0.6倍轉(zhuǎn)子長(zhǎng)度，即551.4 mm，b為內(nèi)回流槽厚度，為內(nèi)回流槽角度.通過(guò)變動(dòng)內(nèi)回流槽厚度b和角度研究?jī)?nèi)回流槽結(jié)構(gòu)對(duì)羅茨泵內(nèi)部流動(dòng)特性的影響規(guī)律.

表1為不同內(nèi)回流槽模型參數(shù).

常用的流體機(jī)械內(nèi)部流動(dòng)數(shù)值分析軟件有CFX［11-12］，F(xiàn)luent［13-14］和Pumplinx［15-17］.由于羅茨泵轉(zhuǎn)子之間及轉(zhuǎn)子與機(jī)殼間的間隙較小且內(nèi)部湍流流動(dòng)復(fù)雜，數(shù)值模擬需要?jiǎng)泳W(wǎng)格技術(shù)［18］，傳統(tǒng)動(dòng)網(wǎng)格分析所需網(wǎng)格數(shù)多且易報(bào)錯(cuò)，而Pumplinx軟件內(nèi)嵌一個(gè)自動(dòng)化的笛卡兒網(wǎng)格生成器，可以便利地生成可以高效求解的高質(zhì)量網(wǎng)格，且軟件中包含多種泵閥仿真模板，便于快速進(jìn)行仿真，文獻(xiàn)［19-21］分別應(yīng)用Pumplinx軟件對(duì)齒輪泵和羅茨泵進(jìn)行了數(shù)值模擬，驗(yàn)證了該軟件分析羅茨泵內(nèi)部流動(dòng)的可行性，因此，文中采用Pumplinx軟件外齒輪泵模板對(duì)轉(zhuǎn)子區(qū)域快速生成動(dòng)網(wǎng)格，如圖4所示.

2.2 數(shù)值計(jì)算設(shè)置

采用Pumplinx軟件中的外齒輪泵模板，所添加模塊有Gear，F(xiàn)low，Heat及Streamline，其中Flow模塊中添加湍流模塊.計(jì)算采用壓力進(jìn)口和壓力出口條件，且進(jìn)出口壓力保持不變，其中進(jìn)口壓力70 kPa，出口壓力為101 kPa.轉(zhuǎn)速設(shè)為2 400 r/min，主動(dòng)轉(zhuǎn)子逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，從動(dòng)轉(zhuǎn)子順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)氣體上進(jìn)下出.兩轉(zhuǎn)子壁面設(shè)為Rotating Wall，其余壁面為Wall，所有壁面條件均為標(biāo)準(zhǔn)光滑壁面.流體介質(zhì)設(shè)為空氣，其動(dòng)力黏度為1.853×10－5 Pa·s，導(dǎo)熱系數(shù)為0.7，熱容量為1 005 J/（kg·K）.基于Pumplinx動(dòng)網(wǎng)格技術(shù)和RNG k-ε湍流模型，使用SIMPLEC算法求解雷諾時(shí)均N-S方程，離散格式采用二階迎風(fēng)格式.

數(shù)值計(jì)算總時(shí)長(zhǎng)為轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)4圈所需時(shí)間，設(shè)轉(zhuǎn)子每轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)齒所用步數(shù)為60，即每步轉(zhuǎn)過(guò)3°，每步迭代200次.為節(jié)省時(shí)間和計(jì)算機(jī)內(nèi)存，前3圈每120步儲(chǔ)存1次結(jié)果，取流動(dòng)穩(wěn)定后的第4圈計(jì)算結(jié)果用于分析，每一步保存1次.在開(kāi)始計(jì)算前，在進(jìn)口、出口分別設(shè)置監(jiān)測(cè)點(diǎn)，如圖5所示.

3 計(jì)算結(jié)果及分析

對(duì)轉(zhuǎn)子進(jìn)出口流量、進(jìn)出口壓力以及監(jiān)測(cè)點(diǎn)壓力進(jìn)行監(jiān)測(cè)，當(dāng)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)到第3圈，各監(jiān)測(cè)量已經(jīng)趨于穩(wěn)定.為保證分析數(shù)據(jù)處于穩(wěn)定狀態(tài)，取第4圈數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)一圈包括4個(gè)完整的脈動(dòng)周期，二葉轉(zhuǎn)子每轉(zhuǎn)動(dòng)一圈分別吸氣、排氣4次，計(jì)算結(jié)果與實(shí)際規(guī)律相同.當(dāng)向外排氣時(shí)，排氣側(cè)瞬時(shí)流量為正值.當(dāng)氣體因?yàn)閴翰钤蛳騼?nèi)回流時(shí)，排氣側(cè)瞬時(shí)流量會(huì)出現(xiàn)負(fù)值，負(fù)值的大小與轉(zhuǎn)速、壓差等因素有關(guān)［22］，但平均值為正.

為更加直觀地反映流量、壓力脈動(dòng)程度［2］，定義流量不均勻度δ和壓力脈動(dòng)系數(shù)Cp，即

δ=2Δqqm，（5）

Cp=pmax+pminpout，（6）

式中：Δq為流量脈動(dòng)幅值；qm為理論流量平均值；pmax為最大壓力；pmin為最小壓力；pout為出口壓力.

3.1 原模型計(jì)算結(jié)果分析

為便于分析，對(duì)原模型進(jìn)出口部分圓角、形狀進(jìn)行簡(jiǎn)化，并對(duì)模型簡(jiǎn)化前后計(jì)算結(jié)果進(jìn)行對(duì)比.圖6為模型簡(jiǎn)化前后出口排氣流量q對(duì)比，可以看出，模型簡(jiǎn)化前后出口瞬時(shí)流量基本相等，不均勻度趨近于0.因此，可以使用簡(jiǎn)化模型進(jìn)行分析，此時(shí)轉(zhuǎn)子進(jìn)出口流量不均勻度分別為-0.334 0，3.390 9，進(jìn)出口壓力脈動(dòng)系數(shù)分別為0.027 6，0.184 5，出口平均流量為2.561 1 kg/s.

圖7為轉(zhuǎn)子進(jìn)氣流量瞬時(shí)變化曲線，可以看出，在計(jì)算時(shí)間內(nèi)，流量趨于穩(wěn)定并呈周期性變化.

3.2 采用不同內(nèi)回流槽結(jié)構(gòu)的模型計(jì)算結(jié)果對(duì)比

3.2.1 內(nèi)回流槽結(jié)構(gòu)對(duì)進(jìn)氣側(cè)流動(dòng)影響

圖8為采用不同內(nèi)回流槽結(jié)構(gòu)的羅茨泵進(jìn)口流量不均勻度和進(jìn)口壓力脈動(dòng)系數(shù)變化曲線.

由圖8可以看出：當(dāng)內(nèi)回流槽角度和回流槽厚度均較低時(shí)，進(jìn)口流量不均勻度和壓力脈動(dòng)系數(shù)有一定升高，模型4提升最大，進(jìn)口流量不均勻度和進(jìn)口壓力脈動(dòng)系數(shù)分別提高4.47%，4.37%；當(dāng)回流槽角度和厚度較大時(shí)，進(jìn)口流量不均勻度和壓力脈動(dòng)系數(shù)有小比例下降，但并不明顯.因此，應(yīng)著重研究?jī)?nèi)回流槽結(jié)構(gòu)對(duì)排氣側(cè)的影響.

3.2.2 內(nèi)回流槽結(jié)構(gòu)對(duì)排氣側(cè)流動(dòng)影響

為更直觀對(duì)比采用不同內(nèi)回流槽結(jié)構(gòu)的羅茨泵排氣量的變化，將原模型和3個(gè)優(yōu)化模型在一個(gè)周期內(nèi)瞬時(shí)排氣量進(jìn)行對(duì)比，如圖9所示.

表2為采用不同內(nèi)回流槽結(jié)構(gòu)的羅茨泵出口最大流量qout max、出口最小流量qout min以及出口流量不均勻度δout對(duì)比.由圖9和表2可以看出，添加內(nèi)回流槽結(jié)構(gòu)可以有效降低排氣流量脈動(dòng)，使羅茨泵運(yùn)行更加平穩(wěn).

圖10為采用不同內(nèi)回流槽結(jié)構(gòu)的羅茨泵出口流量不均勻度及平均流量變化Δqout曲線，圖中實(shí)線為出口流量不均勻度下降比例Δδout，虛線為平均出口流量下降比例Δqout.

由圖10可以看出：隨著內(nèi)回流槽厚度和角度的增大，出口流量不均勻度下降比例逐漸升高，但隨著間隙增大，泄漏量也隨之升高，平均出口流量逐漸降低，特別在內(nèi)回流槽角從45°增大至60°時(shí)，流量下降速度明顯；以厚度10 mm為例，相比45°，內(nèi)回流槽角60°時(shí)流量不均勻度下降17.7%，泄漏升高346.7%.

3.2.3 內(nèi)部流場(chǎng)旋渦識(shí)別

采用Q準(zhǔn)則［23］對(duì)羅茨泵流場(chǎng)旋渦進(jìn)行識(shí)別即

Q=12（‖Ω‖2F－‖S‖2F），（7）

式中：Ω和S分別為速度梯度的反對(duì)稱(chēng)張量和對(duì)稱(chēng)張量；‖ ‖F(xiàn)為張量的范數(shù).

Q值為正時(shí)表示流場(chǎng)中渦量占主導(dǎo)，Q值為負(fù)時(shí)表示應(yīng)變速率或黏性應(yīng)力占主導(dǎo).Q值越大，流體旋轉(zhuǎn)速率越大，越有可能存在渦流.

在使用Q準(zhǔn)則識(shí)別渦時(shí)，閾值的選擇決定了渦結(jié)構(gòu)是否能夠捕捉完整，隨著閾值降低，可以識(shí)別到較弱的渦結(jié)構(gòu)［24］.圖11為不同閾值下，羅茨泵轉(zhuǎn)動(dòng)0°時(shí)的旋渦結(jié)構(gòu)，可以看出，對(duì)應(yīng)閾值越大，所能捕獲到的渦結(jié)構(gòu)越少.在做定性分析時(shí)，可以取較大的閾值，以得到更清晰的渦結(jié)構(gòu)，文中選取Q=2.0×103作為閾值進(jìn)行分析對(duì)比.

當(dāng)轉(zhuǎn)角為60°，Q值為2.0×103時(shí)，羅茨泵內(nèi)部渦結(jié)構(gòu)如圖12所示（左圖為優(yōu)化前模型，即原模型；右圖為優(yōu)化模型，采用模型5進(jìn)行分析，即內(nèi)回流槽角度為45°，厚度為7.5 mm）.可以看出，模型5在出口側(cè)大型渦的數(shù)量減少，但在內(nèi)回流槽處，小型渦流增多.

由于二葉羅茨泵運(yùn)動(dòng)特性，即每轉(zhuǎn)動(dòng)一圈有4個(gè)完整的運(yùn)動(dòng)周期，因此選擇第4周時(shí)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)過(guò)0°，60°，120°，180°時(shí)的渦量云圖進(jìn)行分析.圖13為不同旋轉(zhuǎn)角度下在中間截面處Q值分布，可以看出：原模型渦流大多集中在轉(zhuǎn)子區(qū)域和出口區(qū)域，進(jìn)口區(qū)域渦流較少，轉(zhuǎn)子邊緣存在明顯的渦流帶，出口區(qū)域渦流多且集中；模型5在進(jìn)口和轉(zhuǎn)子邊緣部分渦流變化不明顯，在出口段，強(qiáng)渦區(qū)域大幅減少.

3.2.4 壓力場(chǎng)變化

圖14為羅茨泵在第4周時(shí)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)過(guò)0°，60°，120°，180°時(shí)的壓力云圖，可以看出：在基元容積與排氣口接通的過(guò)程中，內(nèi)回流槽結(jié)構(gòu)的存在使得基元容積在未與排氣口接通時(shí)，排氣段便有少部分高壓氣體通過(guò)回流槽結(jié)構(gòu)輸入到基元容積內(nèi)；在轉(zhuǎn)角為0°（180°）時(shí)，相比原模型，模型5右側(cè)基元容積壓力較高；60°～120°是左側(cè)基元容積與排氣段接通的過(guò)程，轉(zhuǎn)角60°時(shí)，基元容積與內(nèi)回流槽開(kāi)始接觸，原模型與模型5基元容積內(nèi)壓力基本相同，說(shuō)明內(nèi)回流槽厚度合適，不會(huì)引起較大泄漏；轉(zhuǎn)角120°時(shí)，左側(cè)基元容積與排氣段接觸，模型5左側(cè)基元容積壓力較高；當(dāng)兩側(cè)基元容積與排氣段接通時(shí)，內(nèi)回流槽結(jié)構(gòu)的存在使得基元容積內(nèi)壓力增大，減小了接通瞬間排氣口處高壓氣體回流強(qiáng)度，有效降低了排氣側(cè)的壓力脈動(dòng)，有助于減小渦流擾動(dòng)和氣動(dòng)噪聲.

4 結(jié) 論

考慮內(nèi)回流槽厚度和角度對(duì)排氣口處的影響，應(yīng)用Pumplinx軟件對(duì)羅茨泵進(jìn)行數(shù)值計(jì)算，得到結(jié)論如下：

1） 內(nèi)回流槽結(jié)構(gòu)對(duì)進(jìn)口流量脈動(dòng)影響較小，在角度為45°，厚度為5.0 mm時(shí)，進(jìn)口流量脈動(dòng)和進(jìn)口壓力脈動(dòng)系數(shù)分別提升4.47%，4.37%.

2） 出口流量脈動(dòng)不均勻度、排氣壓力脈動(dòng)系數(shù)隨內(nèi)置回流槽厚度和角度的增大逐漸下降，平均出口流量逐漸降低，特別在角度從45°增大至60°時(shí)，流量下降速度增大.綜合考慮流量和出口脈動(dòng)2個(gè)因素，當(dāng)內(nèi)回流槽角度約為45°，厚度約為7.5 mm時(shí)，效果較好.在不考慮其他優(yōu)化結(jié)構(gòu)的情況下，要使出口流量不出現(xiàn)負(fù)值，內(nèi)回流槽的尺寸應(yīng)為角度45°～60°，厚度7.5～10.0 mm.

3） 采用Q準(zhǔn)則對(duì)渦結(jié)構(gòu)進(jìn)行識(shí)別，羅茨泵渦流產(chǎn)生部位主要集中于轉(zhuǎn)子邊緣和出口段，內(nèi)回流槽結(jié)構(gòu)對(duì)降低出口段渦流有很好效果.

4） 羅茨泵內(nèi)置回流槽后，流場(chǎng)渦流減少，轉(zhuǎn)過(guò)相同角度時(shí)，排氣段壓力變化幅度降低，從而降低了回流沖擊，減小了降噪.

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（責(zé)任編輯 陳建華）

收稿日期： 2022-08-09； 修回日期： 2022-10-01； 網(wǎng)絡(luò)出版時(shí)間： 2024-04-25

網(wǎng)絡(luò)出版地址： https：//link.cnki.net/urlid/32.1814.TH.20240423.1114.020

基金項(xiàng)目： 國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃項(xiàng)目（2021YFC3090404）

第一作者簡(jiǎn)介： 邢文帥（1997—），男，河南洛陽(yáng)人，碩士研究生（2569148065@qq.com），主要從事流體機(jī)械及工程研究.

通信作者簡(jiǎn)介： 張帆（1987—），男，湖北孝感人，副研究員（fzhang@ujs.edu.cn），主要從事流體機(jī)械及工程研究.