摘要： 為清晰直觀地研究自吸泵在不同葉輪外徑下的自吸特性，基于可視化技術(shù)，搭建可視化試驗(yàn)臺(tái)，使用高速攝像機(jī)記錄并比較5種不同葉輪外徑的自吸泵在試驗(yàn)過(guò)程中的自吸時(shí)間和自吸泵內(nèi)部各區(qū)域的氣液流動(dòng)狀態(tài)瞬態(tài)變化，并對(duì)自吸式離心泵的自吸特性進(jìn)行研究.研究結(jié)果表明：可視化試驗(yàn)?zāi)軌驕?zhǔn)確捕捉泵內(nèi)氣液兩相流動(dòng)，其流動(dòng)狀態(tài)是瞬態(tài)且清晰的，可以清楚揭示不同葉輪外徑D2對(duì)自吸泵在自吸過(guò)程中各個(gè)階段氣液兩相流態(tài)的影響變化過(guò)程；葉輪外徑改變影響其出口與隔舌的間隙，從而使泵內(nèi)氣液混合狀態(tài)以及混合流體中氣泡的特征發(fā)生變化，在一定范圍（D2/160為0.963～1.000）內(nèi)，葉輪外徑與自吸泵的自吸性能成正比，隨著葉輪外徑增大，泵內(nèi)氣液混合效率提高，自吸時(shí)間減短，自吸性能越好，反之，外徑減小則泵的自吸性能越差；當(dāng)葉輪外徑減小到一定程度（D2/160小于0.963）時(shí)，氣液混合過(guò)程停滯，自吸泵無(wú)法進(jìn)行自吸.

關(guān)鍵詞： 自吸泵；可視化技術(shù)；葉輪外徑；自吸特性；試驗(yàn)

中圖分類(lèi)號(hào)： S277.9；TH311 文獻(xiàn)標(biāo)志碼： A 文章編號(hào)： 1674-8530（2024）05-0456-07

DOI：10.3969/j.issn.1674-8530.22.0204開(kāi)放科學(xué)（資源服務(wù)）標(biāo)識(shí)碼（OSID）：

章慧妍，牟介剛，楊雪龍，等. 基于可視化技術(shù)的葉輪外徑對(duì)泵自吸特性的影響［J］. 排灌機(jī)械工程學(xué)報(bào)，2024，42（5）：456-462.

ZHANG Huiyan， MOU Jiegang， YANG Xuelong， et al. Effect of impeller outer diameter on pump self-priming characteristics based on visualization technology［J］. Journal of drainage and irrigation machinery engineering（JDIME）， 2024， 42（5）： 456-462.（in Chinese）

Effect of impeller outer diameter on pump self-priming characteristics

based on visualization technology

ZHANG Huiyan， MOU Jiegang*， YANG Xuelong， ZOU Daohang， WU Ziyang， WANG Shiyin

（School of Metrology and Testing Engineering， China Jiliang University， Hangzhou， Zhejiang 310018，China）

Abstract： To clearly and intuitively study the self-priming characteristics of a self-priming pump under different impeller diameters， a visualization test bench was built based on the visualization technology. The self-priming time of five self-priming pumps with different impeller outer diameters and the transient changes of gas-liquid flow state in each region of the self-priming pump were recorded and compared by using high-speed camera， and the self-priming characteristics of the self-priming centri-fugal pump were experimentally studied. The results show that the visualization experiments can accurately capture the gas-liquid two-phase flow in the pump， and the flow state is transient and clear. It can clearly reveal the influence of different impeller outer diameters on the gas-liquid two-phase flow state at each stage of the self-priming pump during the self-priming process. The change in the outer diameter of the impeller affects the gap between its outlet and the baffle， thereby causing changes in the gas-liquid mixing state inside the pump and the characteristics of bubbles in the mixed fluid. Within a certain range （D2/160 is 0.963-1.000）， the outer diameter of the impeller is directly proportional to the self-priming performance of the self-priming pump. As the outer diameter of the impeller increases， the gas-liquid mixing efficiency inside the pump increases， the self-priming time decreases， and the self-priming performance improves. On the contrary， the smaller the outer diameter， the worse the self-priming performance of the pump. When the outer diameter of the impeller decreases to a certain extent （D2/160 is less than 0.963）， the gas-liquid mixing process stops and the self-priming pump cannot perform self-priming.

Key words： self-priming pump;visualization technology;impeller outer diameter;self-priming characteristics;test

自吸式離心泵（簡(jiǎn)稱自吸泵）是一種具有特殊排氣結(jié)構(gòu)的離心泵，通過(guò)葉輪的旋轉(zhuǎn)將泵內(nèi)氣體排出，從而實(shí)現(xiàn)將液體吸入泵內(nèi)［1-3］.自吸泵具有適應(yīng)性強(qiáng)、使用簡(jiǎn)單方便、運(yùn)行安全等特點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于污水處理、市政排澇、農(nóng)田灌溉等領(lǐng)域［4-6］.自吸特性是判斷自吸泵性能的重要指標(biāo)［7-11］，葉輪作為自吸泵關(guān)鍵過(guò)流部件，其結(jié)構(gòu)參數(shù)對(duì)泵自吸性能具有重要作用.但自吸泵的自吸過(guò)程是極其復(fù)雜的氣液兩相瞬態(tài)混合流動(dòng)過(guò)程，葉輪結(jié)構(gòu)參數(shù)對(duì)自吸特性的影響機(jī)理難以揭示，制約了自吸泵性能的提高.

在自吸泵的研究中，數(shù)值模擬是主要的方法.劉洪生等［12］利用非穩(wěn)態(tài)數(shù)值模擬方法對(duì)自吸泵的自吸過(guò)程進(jìn)行研究，分析了自吸過(guò)程中泵內(nèi)氣液兩相分布以及葉輪與導(dǎo)葉中流動(dòng)演變情況.張塬東等［13］對(duì)傳統(tǒng)立式雙級(jí)自吸泵結(jié)構(gòu)進(jìn)行改進(jìn)，研究了不同密封口環(huán)形狀和尺寸對(duì)泵效率的影響，并根據(jù)泵內(nèi)部流動(dòng)的數(shù)值模擬結(jié)果進(jìn)行了對(duì)比分析.

近年來(lái)，快速發(fā)展的高速攝影技術(shù)為自吸泵氣液兩相流動(dòng)的研究提供了新的方法［14-16］.VERDE等［17］和ZHANG等［18］分別應(yīng)用可視化技術(shù)試驗(yàn)研究了葉輪內(nèi)部的動(dòng)態(tài)多相流動(dòng)過(guò)程.陸天橋等［19］使用高速攝影機(jī)拍攝自吸泵的自吸過(guò)程，并與數(shù)值模擬結(jié)果進(jìn)行對(duì)比，發(fā)現(xiàn)試驗(yàn)拍攝的圖像與數(shù)值模擬的圖像相似性較高，且自吸過(guò)程中所測(cè)數(shù)據(jù)變化與氣液兩相流態(tài)的變化具有一致性.QIAN等［20］采用高速攝影技術(shù)研究并總結(jié)了自吸泵內(nèi)的氣液兩相流動(dòng)規(guī)律.

以上研究主要集中在自吸泵氣液分離室和蝸殼擴(kuò)散段，而對(duì)葉輪關(guān)注較少，葉輪對(duì)自吸泵性能的影響機(jī)理尚未揭示.因此，文中搭建可視化試驗(yàn)臺(tái)，利用高速攝像機(jī)全面捕捉自吸過(guò)程中泵內(nèi)氣液兩相流動(dòng)瞬時(shí)畫(huà)面，研究不同葉輪外徑時(shí)自吸泵氣液流動(dòng)規(guī)律，揭示葉輪尺寸對(duì)泵自吸性能的影響機(jī)理，從而為自吸泵的葉輪設(shè)計(jì)提供一定依據(jù).

1 試驗(yàn)裝置與試驗(yàn)方案

圖1為可視化試驗(yàn)臺(tái)，主要包括自吸泵、管道、電動(dòng)機(jī)和高速攝像機(jī)等.自吸泵模型以ZW50-20-20內(nèi)混式自吸泵為原型［20］，其設(shè)計(jì)性能參數(shù)分別為流量Qd=6.5 m3/h，揚(yáng)程Hd=7.0 m，轉(zhuǎn)速n=1 680 r/min，比轉(zhuǎn)數(shù)ns=43.5；設(shè)計(jì)幾何參數(shù)分別為葉輪外徑D2=160.0 mm，葉片數(shù)Z=3，進(jìn)水管內(nèi)徑Din=32.0 mm，出水管內(nèi)徑Dout=25.0 mm.

自吸泵整體結(jié)構(gòu)（見(jiàn)圖2）由透明材料加工制造，其中進(jìn)出水管、葉輪和蝸殼體等剛性部件采用無(wú)色透明有機(jī)玻璃材質(zhì)，同時(shí)使用“S形”彎管代替葉輪進(jìn)口處儲(chǔ)液腔，以增加泵體的透光效果.

試驗(yàn)使用千眼狼 X113 高速攝像機(jī)，其分辨率為1 296×960，拍攝幀率可達(dá)8 000幀/s.試驗(yàn)時(shí)高速攝像機(jī)以1 000幀/s拍攝圖片以捕捉自吸泵工作時(shí)內(nèi)部混流狀態(tài).使用普通數(shù)碼相機(jī)佳能G5X拍攝自吸泵工作時(shí)出水管液位的變化，為了方便測(cè)量，在出水管外側(cè)表面貼有軟尺，在拍攝時(shí)可直觀觀察高度變化.為保持整個(gè)試驗(yàn)臺(tái)為開(kāi)放式，出水管連通外部空氣，進(jìn)水管在開(kāi)始試驗(yàn)前保持與外部空氣連通.采用容量為150 L的水箱作為試驗(yàn)供水源容器，水箱不完全加滿，進(jìn)水管中空氣柱的高度保持為1.00 m，進(jìn)水管、出水管都連接水箱，以保證試驗(yàn)用水循環(huán)使用.考慮自吸泵出水速度受出水管高度的影響，設(shè)定出水高度為0.90 m，以保證自吸泵可以穩(wěn)定自吸，如圖3所示.

采用YE2-90L-2三相異步電動(dòng)機(jī)，該電動(dòng)機(jī)功率與泵匹配且具有較好的變頻調(diào)速能力.由于自吸泵的自吸過(guò)程包含電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)過(guò)程，電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)是否平滑穩(wěn)定將會(huì)影響試驗(yàn)的穩(wěn)定性，故采用變頻調(diào)速方法控制電動(dòng)機(jī)啟動(dòng).

試驗(yàn)主要對(duì)5個(gè)不同葉輪外徑的自吸泵進(jìn)行測(cè)試對(duì)比分析，使用的葉輪外徑具體數(shù)值如表1所示.為減小隨機(jī)誤差，在試驗(yàn)過(guò)程中，試驗(yàn)至少重復(fù)3次，同時(shí)每次試驗(yàn)時(shí)間控制在5.0 min內(nèi)，使水箱內(nèi)水溫度變化保持在可控范圍.

2 試驗(yàn)結(jié)果與分析

2.1 可視化試驗(yàn)的可行性

自吸泵在首次工作時(shí)需要灌入一定量的清水，灌水啟動(dòng)后，泵內(nèi)的水經(jīng)葉輪旋轉(zhuǎn)做功從葉輪進(jìn)口流到葉輪出口，在葉輪進(jìn)口處形成低壓區(qū)，此時(shí)進(jìn)水管內(nèi)的氣體流入蝸殼內(nèi)，氣體與液體混合形成氣液兩相流體.進(jìn)入氣液分離腔的氣液兩相流體少部分氣泡凝聚成大氣泡上浮排出或者直接排出，其余大部分氣泡則經(jīng)兩側(cè)回流通道流入回流孔腔，等待重新進(jìn)入蝸殼.隨著氣液分離腔內(nèi)氣體逐漸排出，自吸泵的葉輪進(jìn)口持續(xù)吸入氣體，同時(shí)進(jìn)水管內(nèi)的氣體及泵體內(nèi)氣體逐漸減少，進(jìn)水管液位開(kāi)始上升，進(jìn)水管中的液體開(kāi)始持續(xù)流入泵內(nèi).當(dāng)液體充滿泵體時(shí)則自吸完成.

正因?yàn)樽晕霉ぷ鬟^(guò)程是復(fù)雜的氣液兩相流混合流動(dòng)，肉眼難以準(zhǔn)確捕捉氣液兩相變化，因此采用可視化試驗(yàn)臺(tái)進(jìn)行試驗(yàn)，通過(guò)對(duì)試驗(yàn)測(cè)得的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，可直觀揭示不同葉輪外徑對(duì)自吸泵自吸特性的影響.試驗(yàn)中，高速攝像機(jī)能夠快速捕捉到泵內(nèi)氣液兩相流的流動(dòng)分布，所拍攝圖像能夠直接觀測(cè)泵內(nèi)流動(dòng)狀態(tài).同時(shí)，使用數(shù)碼相機(jī)拍攝進(jìn)水管內(nèi)部液位高度的變化，記錄自吸泵在整個(gè)自吸過(guò)程中的液位高度變化.

2.2 葉輪外徑與進(jìn)水管液位的關(guān)系

根據(jù)離心泵設(shè)計(jì)的相似理論，在葉輪的其他幾何參數(shù)同比例縮小或者增大時(shí)，泵的揚(yáng)程與葉輪外徑的平方成正比，所以葉輪外徑的變化會(huì)改變泵的外特性，同時(shí)影響自吸泵的自吸性能.

為了更加全面掌握不同葉輪尺寸泵的性能參數(shù)，試驗(yàn)測(cè)試了不同葉輪外徑時(shí)自吸泵在不同流量工況下的揚(yáng)程變化，結(jié)果如圖4所示.

由圖4可以看出，隨著葉輪外徑減小，自吸泵的揚(yáng)程不斷降低，但是其揚(yáng)程-流量曲線變化規(guī)律保持一致，均是揚(yáng)程隨著流量的上升而不斷下降，下降的速度在各個(gè)葉輪尺寸下基本保持一致，并且不同尺寸的揚(yáng)程曲線變化量較小.

圖5為不同葉輪外徑時(shí)泵的進(jìn)水管液位h隨時(shí)間變化情況，可以看出：當(dāng)葉輪B外徑為157 mm時(shí)，氣液混合時(shí)間為44 s，與葉輪A時(shí)自吸泵的氣液混合時(shí)間相差8 s左右；當(dāng)葉輪C外徑為154 mm時(shí)，氣液混合時(shí)間為76 s，與葉輪A時(shí)自吸泵的氣液混合時(shí)間相差40 s左右；當(dāng)葉輪D外徑為151 mm時(shí)，開(kāi)始30 s后進(jìn)水管液位維持在700 mm左右就不再變化，自吸現(xiàn)象停止，自吸泵無(wú)法進(jìn)行自吸；當(dāng)葉輪E外徑為148 mm時(shí)，自吸情況和葉輪D基本一致.

由此可見(jiàn)，在自吸泵啟動(dòng)后，葉輪外徑對(duì)進(jìn)水管液位變化進(jìn)入平穩(wěn)期后的液位高度具有一定影響，此時(shí)葉輪A時(shí)自吸泵液位最高，葉輪E時(shí)自吸泵液位最低.葉輪E時(shí)自吸泵進(jìn)水管液位高度在之后一直維持在700 mm左右，氣液混合基本處于停滯狀態(tài).

2.3 葉輪外徑與氣液流動(dòng)的關(guān)系

自吸泵啟動(dòng)后，不同外徑的葉輪對(duì)蝸殼內(nèi)液體的排開(kāi)能力不同，自吸泵工作時(shí)蝸殼內(nèi)原有液體一部分繼續(xù)留在蝸殼內(nèi)隨葉輪旋轉(zhuǎn)，一部分通過(guò)蝸殼擴(kuò)散管進(jìn)入氣液分離腔，其余部分將通過(guò)回流孔進(jìn)入回流孔腔，使回流孔腔壓力變大，最終導(dǎo)致回流通道的液位升高.

由前分析已知，進(jìn)水管液位在泵自吸初期就產(chǎn)生了差異，對(duì)比不同葉輪外徑自吸泵回流通道液位上升狀態(tài)，表明葉輪的旋轉(zhuǎn)將影響回流通道液位變化.圖6為不同葉輪外徑時(shí)自吸泵回流通道液位的最高回流上升狀態(tài)，可以看出，葉輪A、葉輪B和葉輪C時(shí)自吸泵在自吸初期，回流通道液位出現(xiàn)升高狀態(tài)，而葉輪D和葉輪E時(shí)泵的回流通道則沒(méi)有明顯變化，且隨著葉輪外徑增大，氣泡數(shù)量隨之增多.

分析可知，葉輪A、葉輪B和葉輪C相對(duì)外徑較大，與蝸殼內(nèi)表面的間隙較小，對(duì)葉輪出口處的液體推力和擠壓更大.回流孔的位置靠近葉輪的出口處，當(dāng)葉輪出口處液體的壓力過(guò)大時(shí)，液體將通過(guò)回流孔反向流入回流孔腔，回流孔腔通過(guò)回流通道與氣液分離腔連通，液體從回流孔處的回流將導(dǎo)致回流通道內(nèi)液位升高，其進(jìn)水管液位也會(huì)相應(yīng)升高，同時(shí)氣泡容易隨著回流向回流孔運(yùn)動(dòng)，然后通過(guò)回流孔將大量的氣體帶回自吸泵中，使得排氣效率嚴(yán)重下降，進(jìn)而延長(zhǎng)自吸時(shí)間.由此可以認(rèn)為，葉輪外徑越大，回流通道內(nèi)液位回流的高度越大，進(jìn)水管液位高度也越大，氣液混合效率越大.

2.4 葉輪外徑與自吸時(shí)間的關(guān)系

由試驗(yàn)可知，葉輪A、葉輪B和葉輪C時(shí)自吸泵的自吸所需時(shí)間分別為36，44，76 s，與葉輪外徑基本成反比，即葉輪外徑越大，自吸所需時(shí)間越短，自吸性能越好.同時(shí)，三者自吸試驗(yàn)的進(jìn)水管液位變化差異都較小，但葉輪D和葉輪E的自吸試驗(yàn)基本失敗.

針對(duì)葉輪D和葉輪E的自吸停滯，對(duì)比葉輪C和葉輪D在不同時(shí)間自吸泵的內(nèi)部流動(dòng)狀態(tài)變化，分析不同葉輪外徑對(duì)自吸的影響， 如圖7所示.

由圖7可以看出：當(dāng)自吸泵啟動(dòng)2 s時(shí)，自吸泵的回流通道內(nèi)充滿流體，流體開(kāi)始從回流通道流向回流孔腔；葉輪C時(shí)自吸泵回流通道內(nèi)氣泡較為稀疏，容易形成大氣泡，而葉輪D時(shí)自吸泵回流通道內(nèi)氣泡密度較大，氣泡數(shù)量更多，但并未形成較大的氣泡.

分析表明，葉輪C時(shí)泵內(nèi)流體循環(huán)流速較小，氣泡受到的剪切力較小，氣泡不易破碎.在豎直流速保持較小的情況下，氣泡向下移動(dòng)一段距離所需要的時(shí)間就越長(zhǎng)，所以氣泡豎直流速較小時(shí)，聚集融合的機(jī)會(huì)更大.相反，氣泡豎直流速越大，氣泡受到的剪切力越大，大氣泡受到剪切力時(shí)，更容易變形和破碎.同時(shí)，在相同時(shí)間內(nèi)，氣泡在流速的法線方向上位移更大，氣泡之間的接觸機(jī)會(huì)更大，更容易出現(xiàn)聚集和融合，形成大氣泡.由此表明，當(dāng)葉輪外徑較大時(shí)，泵內(nèi)循環(huán)流體流速較小，氣泡密度較小，氣液兩相流體中回流氣體的體積較小，對(duì)泵內(nèi)的氣液分離更有利.此時(shí)自吸泵葉輪處于加速旋轉(zhuǎn)階段，排氣效率越高，進(jìn)水管液位上升越快，自吸性能越強(qiáng).

圖8為不同葉輪外徑時(shí)自吸泵啟動(dòng)2 s后回流孔腔內(nèi)流體流動(dòng)狀態(tài)，可以看出，葉輪C和D的回流孔腔左上壁均產(chǎn)生了較大的空隙，葉輪C的空隙體積接近葉輪D的5倍.

對(duì)比分析可知，當(dāng)回流通道內(nèi)流體流經(jīng)回流孔腔左上壁面時(shí)，靠近回流孔腔左上壁面的流體由于速度較快，與回流孔腔內(nèi)原有流體之間產(chǎn)生摩擦，受到了較大的摩擦力，這種摩擦力阻礙了流體的流動(dòng).流體內(nèi)同時(shí)存在氣體和液體，但氣體的慣性較小，一部分氣泡受到摩擦阻力后不能夠繼續(xù)向下運(yùn)動(dòng)，在回流孔腔左上壁面進(jìn)行聚集和融合，逐漸形成空隙.在遠(yuǎn)離回流孔腔左上壁面的流體由于距離壁面較遠(yuǎn)，不會(huì)受到垂直方向上的摩擦力，氣泡隨液體繼續(xù)向下流動(dòng)，最終流入回流孔腔中，此時(shí)一部分氣泡流向回流孔腔內(nèi)回流孔，一部分氣泡流速較慢，開(kāi)始在回流孔腔左上形成小尺度旋渦，氣泡緩慢向回流孔腔左上壁面聚集并慢慢與空隙融合，導(dǎo)致空隙越來(lái)越大.

當(dāng)自吸泵啟動(dòng)5 s后，此時(shí)葉輪轉(zhuǎn)速已達(dá)最高，同時(shí)泵內(nèi)流體流速也達(dá)到最高，如圖9所示.可以看出：隨著氣液兩相流速度和含氣率變化，泵內(nèi)流體在回流孔處產(chǎn)生了條狀旋渦流；相比葉輪D，條狀旋渦流在葉輪C的產(chǎn)生位置靠上，且長(zhǎng)度更長(zhǎng)，這是因?yàn)樵谌~輪C回流孔腔內(nèi)氣液兩相流的回流速度較快，導(dǎo)致其旋渦流的長(zhǎng)度變長(zhǎng)，條狀旋渦流的長(zhǎng)度越長(zhǎng)，越有利于回流孔室上方氣泡能夠更快地進(jìn)入回流孔，促進(jìn)氣泡在泵內(nèi)的循環(huán)，提高氣液分離效率；葉輪D時(shí)在回流孔周?chē)臍馀輸?shù)量極少，氣泡的回流速度較慢，阻礙了自吸泵的氣液分離過(guò)程，導(dǎo)致葉輪D的自吸停滯失敗.

圖10為自吸泵啟動(dòng)10 s后，回流孔腔內(nèi)流體的流動(dòng)狀態(tài)，可以看出：葉輪C時(shí)回流孔腔內(nèi)氣泡數(shù)量明顯增多，這是因?yàn)?0 s后進(jìn)入泵內(nèi)的氣泡體積更大，回流孔腔內(nèi)的含氣率更大，氣體回流效率也更高，自吸性能更好；葉輪D時(shí)回流孔腔內(nèi)氣泡數(shù)量明顯減少，這是因?yàn)樽晕眠M(jìn)水管內(nèi)部分氣體進(jìn)入泵內(nèi)后，大部分氣體已被排出，此時(shí)泵內(nèi)含氣率大大減小，葉輪進(jìn)口處的負(fù)壓較小，自吸泵吸程不夠，進(jìn)水管液位處于一個(gè)相對(duì)靜止的狀態(tài)，氣液混合過(guò)程停滯，氣液分離過(guò)程隨之漸漸停止，使葉輪D的自吸失敗.

3 結(jié) 論

設(shè)計(jì)5種不同外徑的葉輪，搭建試驗(yàn)臺(tái)，使用高速攝像機(jī)進(jìn)行自吸泵的可視化試驗(yàn)，記錄自吸泵的自吸時(shí)間和自吸過(guò)程中的氣液兩相流混合流態(tài)的變化，并對(duì)比不同葉輪外徑時(shí)泵內(nèi)各區(qū)域氣液混合狀態(tài)變化，分析其自吸性能產(chǎn)生差異的原因，得出結(jié)論如下：

1） 利用高速攝影技術(shù)進(jìn)行自吸泵的可視化試驗(yàn)是可行的.可視化試驗(yàn)中使用高速攝像機(jī)拍攝自吸泵的運(yùn)行過(guò)程，可以清晰地觀察自吸泵運(yùn)行過(guò)程中氣液二相流的瞬態(tài)流動(dòng)和變化趨勢(shì).

2） 在一定范圍（D2/160為0.963～1.000）內(nèi)，葉輪外徑與自吸性能成正相關(guān)，即葉輪外徑越大，自吸泵的自吸性能越好.葉輪外徑的大小決定葉輪出口與隔舌的間隙，從而影響泵內(nèi)氣液混合狀態(tài)以及混合流體中氣泡的特征.葉輪外徑越大，回流通道內(nèi)液位回流的高度越大，進(jìn)水管的液位高也越大，氣液混合效率越大，自吸所需時(shí)間越短.

3） 葉輪外徑小到一定程度（D2/160小于0.963）時(shí)，自吸泵無(wú)法完成自吸過(guò)程.葉輪外徑減小，回流孔周?chē)臍馀輸?shù)量減少，氣泡的回流速度變小，阻礙自吸泵的氣液分離過(guò)程，此時(shí)泵內(nèi)含氣率受到影響相應(yīng)減小，葉輪進(jìn)口處的負(fù)壓較小，自吸泵的吸程不夠，進(jìn)水管液位處于一個(gè)相對(duì)靜止的狀態(tài)，氣液混合過(guò)程停滯，氣液分離過(guò)程隨之也漸漸停止，造成自吸失敗.

4） 在試驗(yàn)的5種葉輪外徑測(cè)試中，葉輪A、葉輪B和葉輪C時(shí)泵的自吸試驗(yàn)結(jié)果差異較小.受試驗(yàn)條件限制，并未研究更多葉輪外徑尺寸的自吸泵性能，需進(jìn)一步探索.

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（責(zé)任編輯 陳建華）

收稿日期： 2022-08-29； 修回日期： 2022-12-08； 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.20240423.1115.024

基金項(xiàng)目： 國(guó)家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目（51779226， 51909235）; 浙江省自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目（LGG21E090002）

第一作者簡(jiǎn)介： 章慧妍（1997—）， 女，安徽安慶人，碩士研究生（zhanghuiyan@cjlu.edu.cn），主要從事流體機(jī)械裝備設(shè)計(jì)研究.

通信作者簡(jiǎn)介： 牟介剛（1963—）， 男，吉林通化人，教授，博士生導(dǎo)師（mjg@cjlu.edu.cn），主要從事流體機(jī)械裝備設(shè)計(jì)及測(cè)試技術(shù)研究.