稳定性的试验研究
Masao Oshima[13]是对比转速ns=66转速为3500r/min的带诱导轮的隔膜泵进行试验研究得出了上面结论的，那么在离心轮前加孔板，或者对更低比转速的高速诱导轮隔膜泵在诱导轮前缘加孔板，是不是也能使高速隔膜泵获得很稳定的隔膜泵扬程流量特性线呢？以及靠合理设计过流部件而不采取加孔板的结构措施，是不是也能使高速隔膜泵获得很稳定的扬程流量特性线呢？为此我们研制了几台高速诱导轮隔膜泵，并开展了如下三种方案的试验研究。
1.3.1 加反向流稳定器的水试
为验证P.Cooper[12]的论点，在设计转速为n=14000r/min、流量Q=41m3/h、扬程H=870m、比转速ns=34的GSB-41-870滑动高速高速隔膜泵时，在诱导轮前设计了反向流稳定器，其水试结果如图2-8所示，从图中可以看出，该高速隔膜泵取得了很稳定的扬程流量特性线，在设计工况点，该隔膜泵的效率为55％。该高速隔膜泵的水试结果表明在诱导轮前安装反向流稳定器有利于低比转速高速高速隔膜泵取得稳定的扬程流量特性线。

1.3.2 复合叶轮的水试
我们曾研制设计了比转速为15～40的几台低比转速高速复合叶轮隔膜泵，并进行了水力试验。这几台高速隔膜泵的设计参数如表2-1。
为了能够保证高速隔膜泵获得较高的扬程系数和效率，研制时都采用复合叶轮，其中GSB-25-600/2高速隔膜泵为两级复合叶轮结构，而其它隔膜泵则采用单级复合叶轮结构。为便于分析比较,我们对GSB-7.5-255高速隔膜泵设计了两种方案的叶轮结构（图2-9，图2-10），而GSB-25-600/2高速隔膜泵的第一级和第二级复合叶轮的叶片型线是一样的。这几台高速隔膜泵的叶轮参数如表2-2所示。

    带复合叶轮1的GSB-7.5-255高速隔膜泵的水试结果如图2-11和图2-12所示。由于水试时在小流量工况下高速隔膜泵的出口压力产生剧烈的脉动，因此就不能准确测出小流量范围的扬程和效率，只能测得开始稳定点Q=8.4m3/h以后的扬程和效率。由于小流量下高速隔膜泵出现的不稳定性，在汽蚀试验时只测出了开始稳定点Q=8.4m3/h的汽蚀余量NPSH=2.4m，也满足不了设计要求。产生这种不稳定性的原因主要是高速隔膜泵在小流量下产生很大的水力损失，致使高速隔膜泵的特性线出现正斜率上升段，这样与管路联合工作时，就产生了不稳定流动。
    b) 叶轮2水试
    根据本章第二节的分析，高速隔膜泵的特性线出现正斜率上升段主要是由小流量工况下列三种损失所导致的结果。
    1) 诱导轮进口前缘产生回流损失；
    2) 叶轮进口前的回流损失；
    3) 以及叶轮流道出现的尾流-射流结构及流动分离所产生的水力损失。
    因此选用具有较小叶片出口角和较多叶片数的叶轮2重新进行水力试验，其结果如图2-13和2-14所示。水试时从Q=5.9m3/h开始测试扬程和效率，高速隔膜泵出口压力并没有出现脉动的现象。从图中可以明显看出，高速隔膜泵的H~Q特性线不存在正斜率上升段，即具有很稳定的小流量稳定性。在设计工况点Q=7.5m3/h，高速隔膜泵的扬程和效率为256m和39.2%，汽蚀余量为0.7m。与叶轮1相比叶轮2取得较优越性能指标的原因是叶轮2的出口叶片角β2较小，同时叶片数多（4+4+8+8），改善了叶轮流道的二次流和扩散程度，减少了由于尾流-射流结构及可能的流动分离所形成的水力损失，另外由于叶轮外径D2减少而导致叶轮圆盘摩擦损失的降低也是高速隔膜泵效率得以提高的一个原因。
由于诱导轮、复合叶轮和蜗壳等过流部件的几何参数以及它们之间的匹配设计合理，致使这三台高速隔膜泵取得了很好的性能指标。它们的扬程流量特性线不存在正斜率上升段，即具有很好的小流量工作稳定性。在设计工况点，GSB-10-410高速隔膜泵的效率为35%，扬程为420m，相应的扬程系数为0.542；GSB-25-600/2高速隔膜泵的效率为45%，扬程为620m，相应的扬程系数为0.545；GSB-11-125高速隔膜泵的效率为47.2%，扬程为128m，相应的扬程系数为0.588。

1.3.3 加孔板水试
    针对带叶轮1的GSB-7.5-255高速隔膜泵产生的小流量工况不稳定的原因分析，参照Masao Oshima提出的在诱导轮进口前缘加孔板能够提高高速隔膜泵在关死点扬程的研究结论[13]，带叶轮1的GSB-7.5-255高速隔膜泵设计了孔板，并分别安装在诱导轮进口前缘、离心轮进口前、及诱导轮和离心轮前，作了三组水力试验。诱导轮前和离心轮前加孔板的结构如图2-18和2-19所示，从三种水试结果（见图2-20～2-21）可以明显看出，不论在诱导轮前加孔板、离心轮前加孔板还是在诱导轮和离心轮前同时加孔板，都能使稳定工况向更小流量移动，且H-Q特性线不出现正斜率上升段，说明了高速隔膜泵具有很理想的小流量工作稳定性。这也表明了孔板有效地防止了诱导轮和离心轮进口前缘处产生回流，减少了或消除了回流对主流的影响，因而减少了流体的动压降，使NPSH值从叶轮1图2-13中8.4m3/h流量下的2.4m降至图2-21中Q=7.5m3/h的0.7~1.2m，提高了汽蚀性能。而孔板对效率没有多大的影响。
    从上面加孔板的三种方案的水试结果也表明了诱导轮前的回流及离心轮前的回流会加强离心轮流道的尾流-射流结构和助长边界层分离倾向，在诱导轮前及在离心轮前加孔板不仅可以有效地防止了诱导轮和离心轮进口前缘处产生回流，而且会减弱离心轮流道内的尾流-射流结构和和流动分离倾向。
    从图2-21可以看出，在诱导轮前加孔板比在离心轮前加孔板使高速隔膜泵取得略低的汽蚀余量，即在诱导轮前加孔板更有利于提高高速隔膜泵的汽蚀性能，因为在诱导轮产生的出口扬程满足离心轮进口能量要求的条件下，高速隔膜泵的汽蚀性能主要取决于诱导轮。在诱导轮前加孔板有效地控制了回流对主流的影响，减少了回流损失，即降低了汽蚀余量
 

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