基于数值模拟的圆弧转子泵容积效率及流量特性研究

发布时间：2017-03-24 17:00

  本文关键词：基于数值模拟的圆弧转子泵容积效率及流量特性研究，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：凸轮转子泵作为回转式容积泵常用于介质的输送,该种泵可输送高粘甚至是含固体颗粒物的介质,输送过程中不会对介质造成污染,因此被广泛应用于食品医药、石油化工、农业和污水处理等领域。随着国家经济的发展和技术的不断进步,市场对泵性能的要求也不断的提高。然而容积效率和流量脉动是凸轮转子泵需要得到提高和改善的两个重要方面。容积效率不高会增加能源消耗,使得生产成本提高。流量脉动会造成系统的压力脉动,引起机械振动和噪声。除此以外,转子泵的流量脉动还会直接影响到所生产产品的质量。目前国内外转子泵产品的性能有一定差距,国内对凸轮转子泵的开发多采用仿制或类比的方法,对其理论研究较少。为了进一步改善凸轮转子泵的性能、节约能耗、降低生产成本、扩大其适用范围,本文以三叶圆弧转子泵为研究对象,运用理论分析和数值模拟相结合的方法,对泵的容积效率和流量特性进行了研究探索。本文主要内容如下:(1)对三叶圆弧转子型线的构成及其必须满足的条件进行分析。根据共轭曲线的特点推导了转子的型线方程。对转子型线的重要参数(径距比、面积利用系数)进行分析,并推导二者之间的关系。(2)从理论流量和泄漏角度出发,以粘性流动纳维-斯托克斯方程为基础,分析圆弧转子泵间隙泄漏速度和泄漏流量。推导圆弧转子泵容积效率表达式,确定圆弧转子泵容积效率的影响因素。(3)运用容积变化法推导三叶圆弧转子泵瞬时流量公式,在此基础上分析流量脉动频率、流量不均匀系数、最大瞬时流量和最小瞬时流量。(4)运用UG和ICEM建立转子泵流道的几何模型和网格模型,运用ANSYS Fluent结合动网格技术对泵内部流场进行瞬态数值模拟,得到内部流场信息以及泵的容积效率和流量不均匀系数受各因素影响的变化规律。
【关键词】：转子泵 容积效率 流量特性 数值模拟 动网格
【学位授予单位】：兰州理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TH326
【目录】：

• 摘要7-8
• Abstract8-10
• 第一章 绪论10-16
• 1.1 转子泵概述10-12
• 1.1.1 转子泵的结构和工作原理10-12
• 1.1.2 转子泵的工作特点12
• 1.2 转子泵国内外研究现状和发展趋势12-14
• 1.2.1 转子泵研究现状12-14
• 1.2.2 转子泵未来发展趋势14
• 1.3 本文研究内容和意义14-15
• 1.4 本章小结15-16
• 第二章 三叶圆弧转子型线方程16-24
• 2.1 转子型线分类及组成16-17
• 2.2 转子型线要求17-18
• 2.3 三叶圆弧转子型线方程18-21
• 2.3.1 理论型线基本参数及其几何关系18-19
• 2.3.2 三叶圆弧转子理论型线方程19-20
• 2.3.3 三叶圆弧转子实际型线方程20-21
• 2.4 三叶圆弧转子型线的面积利用系数21-23
• 2.4.1 径距比21
• 2.4.2 面积利用系数21-23
• 2.5 本章小结23-24
• 第三章 三叶圆弧转子泵容积效率和流量特性理论分析24-36
• 3.1 三叶圆弧转子泵容积效率分析24-30
• 3.1.1 三叶圆弧转子泵理论流量24-25
• 3.1.2 三叶圆弧转子泵泄漏分析25-29
• 3.1.3 转子泵容积效率29-30
• 3.2 三叶圆弧转子泵瞬时流量分析30-34
• 3.2.1 瞬时流量计算30-33
• 3.2.2 流量特性分析33-34
• 3.3 本章小结34-36
• 第四章 模型的建立和前处理36-43
• 4.1 转子和泵体几何模型36-38
• 4.1.1 三叶圆弧转子基本参数的确定36-37
• 4.1.2 转子和泵体模型的建立37-38
• 4.2 转子干涉检验38-39
• 4.3 流道模型39-40
• 4.4 网格模型40-42
• 4.4.1 网格划分软件简介40
• 4.4.2 网格的类型及划分方式40-41
• 4.4.3 网格模型41-42
• 4.5 本章小结42-43
• 第五章 三叶圆弧转子泵流场的数值模拟43-60
• 5.1 计算流体动力学概述43
• 5.2 数值模拟理论基础43-47
• 5.2.1 计算流体力学控制方程43-45
• 5.2.2 湍流模型45-47
• 5.3 流场数值模拟47-50
• 5.3.1 数值模拟流程47-48
• 5.3.2 转子泵流场瞬态数值模拟48-50
• 5.4 数值模拟结果分析50-58
• 5.4.1 流场分析51-52
• 5.4.2 容积效率分析52-55
• 5.4.3 流量特性分析55-58
• 5.5 本章小结58-60
• 结论与展望60-62
• 参考文献62-65
• 致谢65-66
• 附录A 攻读学位期间所发表的学术论文目录66

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 李f3;姜小军;钱浩海;;黏度对凸轮转子泵效率影响的数值分析[J];排灌机械工程学报;2014年08期

2 张帅;宋爱平;田德云;陶建明;;罗茨泵转子的轮廓型线设计及仿真[J];机械传动;2014年03期

3 陈俊;何克龙;沈磊;于广征;;摆线转子泵的设计计算及参数化建模[J];机械制造与自动化;2013年05期

4 刘茜;;外啮合齿轮泵的瞬时流量及脉动特性研究[J];机械传动;2013年06期

5 于涛;;凸轮转子泵机械密封泄漏原因分析与处理[J];中国设备工程;2008年12期

6 唐善华;郑竟成;;容积式凸轮泵的设计与应用[J];中国油脂;2007年05期

7 叶仲和,陈传铭,蔡海毅;两叶与三叶摆线型转子泵尺寸极值的推导[J];机械工程学报;2004年07期

8 张铁柱,张洪信,赵红;非接触式转子泵转子理论型线与实际型线设计[J];机械工程学报;2002年11期

9 徐秀生,张维学,邹云祥;外环流高粘度凸轮泵的研制[J];石油化工设备技术;2001年03期

10 张明玉,徐秀生;罗茨油泵的设计与理论研究[J];水泵技术;1997年05期

中国博士学位论文全文数据库 前1条

1 徐学忠;内啮合摆线齿轮泵的理论研究与仿真[D];东南大学;2005年

中国硕士学位论文全文数据库 前10条

1 窦中杰;内冷式机械密封泵的数值模拟与实验研究[D];东华大学;2015年

2 桑小虎;固液两相流凸轮转子泵内部流场数值模拟[D];兰州理工大学;2014年

3 毛子强;基于FLUENT的外啮合斜齿轮泵内部流场的仿真与分析[D];兰州理工大学;2014年

4 方春晖;圆弧转子泵的设计与数值模拟分析[D];兰州理工大学;2014年

5 董旭旭;变排量齿轮泵的空化流动研究及验证[D];上海工程技术大学;2014年

6 钱浩海;基于流动分析的转子泵的优化选型[D];浙江理工大学;2013年

7 叶宪枝;圆弧—摆线转子泵结构设计及流场特性仿真分析[D];重庆大学;2012年

8 杜旭明;转子泵转子型线的设计研究[D];兰州理工大学;2012年

9 张顾钟;罗茨鼓风机性能优化和内部流场的数值研究[D];西安建筑科技大学;2011年

10 高文捷;弧齿齿轮泵运行特性分析[D];扬州大学;2011年

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本文编号：265872