螺旋离心泵内部流场及特性研究

发布时间：2020-05-07 08:54

【摘要】： 随着科技的进步和经济的发展,使用水力机械输送各种固态物质的领域不断扩大。螺旋离心泵作为一种新型杂质泵,将螺旋泵与离心泵融合为一体,其独特的结构可将两者的优势充分发挥。与传统杂质泵相比,螺旋离心泵具有一系列的优点:可通性好、不易堵塞、过流部件磨损小、效率高、使用寿命长、运行费用低,并且具有良好的可调节性。由于系统的变化等原因,使得泵经常会运行在非设计工况,主要是在小流量下运行。当泵在小流量下运行时,在叶轮入口和出口处会出现一种回流现象。由于这种现象出现时还伴随着小涡列,以及相应的压力场和速度场的变化。所以,回流不仅对泵的效率、稳定性和噪声等都有影响,而且对泵的汽蚀也有明显的影响。因此,对离心泵小流量时出现的回流及其控制进行研究,具有重要的现实意义。本文对100LN-7型螺旋离心泵进行了实例设计,并采用湍流雷诺方程、标准k-ε湍流模型及滑移网格技术,以FLUENT软件为工具,在清水介质下数值计算了其内部流道的流动状况,计算结果表明采用该模型能真实反映泵内流场存在明显的回流现象,并且找到了两种能够有效控制回流的方法,即在蜗壳入口处加环形壁面和在叶轮的叶片边缘上加壁面,且壁面高度和蜗壳宽度之比均取h/B=0.333,同时验证了两种对螺旋离心泵回流控制方法的可行性。经数值模拟表明,利用本文提出的两种对单叶片螺旋离心泵回流控制的新方法,能有效提高螺旋离心泵的性能。对100LN-7型螺旋离心泵进行了双叶片设计,在清水介质下,对其进行多工况三维定常流动计算,研究其对外特性的影响;通过100LN-7型双叶片螺旋离心泵三维非定常流动计算,揭示了螺旋离心泵中叶轮与蜗壳的动静干扰对流体流动产生的非定常影响,并在此基础上得到了螺旋离心泵流道出口的压力脉动,发现了出口压力波动幅度比较大的现象;利用100LN-7型双叶片螺旋离心泵输送固液两相流的定常流动结果研究了不同固相浓度,不同颗粒粒径工况下的内部压力、速度及浓度分布规律。研究结果对螺旋离心泵的设计和性能的改善提供了依据。
【图文】：

三维网格,形式

功能、广阔的适用性成为国内应用最广泛的CFD软件之一。使用GAMBIT作为其前处理软件，可以读入多种CAD软件的三维几何模型和多种CAE软件的网格模型。对三维模型提供了包括六面体、楔形、金字塔形、四面体网格(图2.2)来解决具有复杂外形的流动，而且允许用户根据具体情况对网格进行局部修改。图2.2「 1uent中的三维网格形式FLUENT可完成多种参考系下的流场模拟、定常与非定常流动分析、不可压缩和可压缩流计算、层流和湍流模拟、传热和热混合分析、化学组分混合和反应分析、多项流分析、固体与流体祸合传热分析、多孔介质分析等。它的湍流模型包括k一:模型、Reynolds应力模型、LEs模型、标准壁面函数、双层近壁模型等。

结构图,实体图

犷犷犷图3.2横截面图图3.3实体图3.2.2加叶片边缘形壁控制回流加叶片边缘形壁控制回流这种方法是很简单的，这种方法值得应用是由的尺寸比较小，这样的话流道面积就不会减小很多，有利于固体等杂质的通用这种方法只需要把壁面建立在出现回流最严重的地方，一般把它建立在叶边缘，，从而控制两个方面的回流现象。一方面，控制从蜗壳到叶轮出口的回另一方面，控制叶片上由压力面到吸力面的回流。这种方法和上面提到的加壁的方法最大的区别就在于，环形壁面是加在蜗壳上的，它是固定的，不会轮的旋转而旋转，而叶片边缘形壁是加在叶轮上面的，所以它是随叶轮的旋共同旋转的，这种方法也将通过数值模拟的方法进行验证，并且与加环形壁法进行比较。其结构图如下:
【学位授予单位】：兰州理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2009
【分类号】：TH311

【引证文献】