50AY35油泵蜗壳的优化设计

发布时间：2017-03-19 03:07

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【摘要】：离心油泵是一类输送特殊粘性液体的不可或缺的产品,体积一般比较小,具有较高的转速,在工农业生产和石油化工流程中得到广泛应用。该类泵每年所耗费的电量占总发电量的20%以上,消耗着巨大的能源,并且其自身的效率也不高。由于蜗壳内部流道的旋转、弯曲和强三维性,使其流态复杂化,流动损失约占泵总损失的25~50%,节能潜力非常巨大。本文研究的对象是五阳热电厂50AY35离心油泵。首先在UG中完成对蜗壳和叶轮的实体造型,然后假设为理想流体,属于三维粘性不可压缩流动,利用流场仿真软件FLUENT对整机内流道进行非定常流体流动的模拟。在RNG k??紊流模式下,通过修订的计算方法SIMPLEC及SMM滑移网格技术,求解Navier-Stokes方程,并对设计工作情况下全流场的速度矢量和压力变化进行合理地分析。最后采用新的算法对蜗壳几何尺寸进行优化,改善其水力性能和内部流态,从而达到增效节能的目的。这将对国民经济的发展、节约资源和环境保护等方面产生重要的影响。
【关键词】：离心油泵 流场模拟 蜗壳 优化 水力性能
【学位授予单位】：沈阳大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TH311
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第1章 绪论10-18
• 1.1 课题的研究背景与意义10-12
• 1.2 国内外研究现状12-17
• 1.2.1 蜗壳内流场的研究现状13-16
• 1.2.2 蜗壳的外特性研究现状16-17
• 1.3 本文的主要研究内容17
• 1.4 本文的技术路线17-18
• 第2章FLUENT计算过流部件的原理与方法18-27
• 2.1 FLUENT软件简介18-19
• 2.2 流体动力学的基本控制方程组19-20
• 2.2.1 质量守恒方程19
• 2.2.2 动量守恒方程19
• 2.2.3 能量守恒方程19-20
• 2.3 常见湍流模型20-22
• 2.3.1 直接数值模拟20
• 2.3.2 大涡模拟(LES)20-21
• 2.3.3 雷诺时均方程法21-22
• 2.4 控制方程的离散化方法与计算方法22-24
• 2.4.1 控制方程的离散化方法22-23
• 2.4.2 计算方法23-24
• 2.5 动静过流部件流动耦合24
• 2.5.1 多参考坐标系模型24
• 2.5.2 混合平面模型24
• 2.5.3 滑移网格模型24
• 2.6 边界条件24-26
• 2.6.1 进口边界25
• 2.6.2 出口边界25
• 2.6.3 近壁边界25-26
• 2.6.4 交界面设定26
• 2.7 本章小结26-27
• 第3章 蜗壳的设计计算及流场实体造型27-49
• 3.1 Unigraphics NX软件概述27-29
• 3.2 蜗壳的平面设计29-34
• 3.2.1 基圆直径30-31
• 3.2.2 蜗室进口宽度31-32
• 3.2.3 蜗室隔舌安放角32-33
• 3.2.4 蜗室断面形状33-34
• 3.3 速度系数法34-40
• 3.4 扩散管断面设计40-42
• 3.5 蜗壳三维模型设计42-45
• 3.6 叶轮实体三维造型45-47
• 3.6.1 叶片实体45-46
• 3.6.2 前后盖板造型46-47
• 3.6.3 叶轮体生成47
• 3.7 整体三维流场模型装配47-48
• 3.8 本章小结48-49
• 第4章 整机流场的流态分析49-60
• 4.1 GAMBIT软件49-51
• 4.2 计算前处理51-52
• 4.2.1 网格划分51
• 4.2.2 检查网格质量51-52
• 4.2.3 光顺并转换网格52
• 4.3 FLUENT流场计算求解52-56
• 4.3.1 边界条件类型设定52-54
• 4.3.2 设定流体计算区域54-55
• 4.3.3 选择计算模型55-56
• 4.4 整机流场模拟结果分析56-59
• 4.4.1 内流场速度分析56-57
• 4.4.2 内流场压力分析57-59
• 4.5 本章小结59-60
• 第5章 蜗壳性能优化60-67
• 5.1 第八断面的优化60-63
• 5.2 优化结果分析63-66
• 5.2.1 优化后压力场分析64
• 5.2.2 优化后速度场分析64-66
• 5.3 本章小结66-67
• 第6章 结论与展望67-69
• 6.1 结论67
• 6.2 展望67-69
• 参考文献69-72
• 在学期间研究成果72-73
• 致谢73-74

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