潜水泵全流道数值模拟及性能预测

发布时间：2020-05-09 11:13

【摘要】： 潜水泵是一种通用机械,属量大面广产品,具有广阔的应用前景。但是目前市场上的潜水泵机组效率还不够高,还有很大的提升空间。潜水泵叶轮和导流器的适配性研究在设计和生产上具有一定的应用价值,不但可以通过模拟结果改进设计参数,还可通过相同的导流器与不同的叶轮组合生产出性能不同的潜水泵,适应市场需求,具有较大的科研和经济意义。本课题运用CFD数值模拟技术对潜水泵全流道进行数值模拟与性能预测。主要内容如下: 首先,推导出了叶轮和导流器的特性方程式,分析了叶轮和导流器的几何参数对潜水泵性能的影响,讨论了叶轮叶片出口宽度对潜水泵性能的影响。其次,运用Pro/ENGINEER三维建模软件对80叶轮、125叶轮分别与125导流器组合的潜水泵全流道进行流道三维建模,并用Gambit软件进行网格划分。第三,通过Fluent软件对潜水泵Ⅰ潜水泵Ⅱ进行了模拟计算与性能预测,并与试验结果比较,分析了设计工况下导流器内部的速度场、压力场。证实了运用CFD数值模拟方法来预测潜水泵的性能是完全可行的。第四,在125导流器不变的情况下,保持面积比系数不变,选配两种不同叶轮,通过试验,预测其性能。得出结论:只要保持导流器喉部面积和叶轮出口叶片间的面积比值不变,就可得到另一种高效率的泵。运用解析法计算所得的潜水泵最佳工况点与试验所得的最佳工况点比较吻合,误差较小,可见本文推导的方程式是比较正确的,本文所论述的潜水泵最佳工况点预测理论和计算方法是有实用价值的。借助CFD数值模拟技术研究潜水泵叶轮特性及泵性能,能够更加清晰得掌握内部液体的流动规律,从而判断设计参数是否合理;同时还可以缩短产品研发周期,降低成本,具有较大的科研和经济意义。
【图文】：

叶轮轴

叶轮轴面剪裁图

叶片工作面,轴面

建模步骤如下:首先，根据叶片内、外流线三维坐标，，绘制叶片工作面控制点，顺次连接相应截面上内、外流线的两个控制点，生成叶片工作面轴面截线图，如图3.4所示。其次，通过对包含两条或两条以上横截面曲线的一组曲线进行边界混合生成叶片工作面，如图3.5所示。第三，以相同的方法生成叶片背面轴面截线和叶片背面，在造型工具中选“插入基准曲线一经过点一单个点”连接工作面和背面一一对应的控制点，然后进行边界混合，生成叶片曲面图如图3.6所示。第四，打开草绘工具，在草绘中绘制叶轮流道前盖板流线aa’，后盖板流线bb’及轮毅流线，然后使用曲面旋转工具生成没有厚度的封闭的旋转曲面，最后将其实体化。
【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】