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轴流泵翼型水动力特性数值模拟研究

发布时间:2020-05-19 08:17
【摘要】: 随着国民经济的发展,轴流泵在我国的国民生产各部门发挥着重要的作用。轴流泵在城市和乡镇的供水工程和防旱抗涝工程中得到广泛运用。目前进行轴流泵叶轮设计多参考航天航空领域内的翼型。在航空和风机领域开展了大量的翼型研究,但关于轴流泵的翼型水动力特性研究开展的还不多。 轴流泵翼型的水动力性能不但直接影响轴流泵的气蚀性能和水泵的运行范围而且对泵站的水泵效率和安全可靠运行有着重要影响。由于进行水洞实验经费高、研发周期长,在一定程度上制约了翼型研究的发展。随着计算机技术和CFD技术的发展,数值模拟方法在流态模拟方面得到越来越广泛的应用。因此本文将对几组常用轴流泵翼型建立仿真数学模型,并应用FLUENT软件进行数值计算。 本文以翼型作为研究对象,使用Gambit完成模型建立和网格剖分。根据FLUENT给出的三种紊流模型和压力速度耦合方法进行组合,选出一种较为合适可靠的翼型绕流计算方法。通过数值模拟和已知的翼型动力特性比较得出RNG k ?ε模型优于其它两种紊流模型,从而证明了本文采用数值模拟计算方法的可行性。 通过数值模拟计算可以得到翼型的升阻力系数,以及得到每种翼型的最优升阻比、最优冲角、以及翼型绕流的压力分布。本文主要在两方面作了探索,一是进行了由水力性能较优的单向翼型生成双向S形翼型方法的探讨,通过数值计算得到NACA66-mod、S翼型的升阻力特性和压力分布情况,分析了这两种翼型的水力特性产生差异的原因;二是本文还就通过旋转椭圆翼型头部获得新翼型的方法进行了探讨,文中通过将翼型前部旋转过不同角度的方法得到一个系列的翼型,经过分别对这一系列翼型的数值计算,可以得到各种翼型的升阻力系数和最优升阻比,经过比较最优攻角下的翼型升阻力系数和压力分布发现,新翼型的升力系数比原始翼型高。当翼型头部旋转过的角度增大时升力系数也随之增大,但随着角度增大的同时,翼型的阻力系数不断的增大,从而导致翼型的升阻比增加的速率逐渐减缓。通过分析得出系列翼型中水力性能最优的一个翼型。本文的研究成果为轴流泵翼型水动力特性的研究和水泵叶轮设计提供参考。
【图文】:

几何形状,翼型,上下表面,阻力系数


图 3-1 翼型上的作用力示意图阻力系数公式可以写成:vlPCyy221∞=ρvlPCxx221∞=ρ、阻力系数XC 由翼型的几何形状、来流的冲洞试验获得。并且希望获得较高升阻比的翼型力之间的夹角λ 足够的小。是由上下表面的压力差提供,而且翼型上下有着重要影响,所以翼型的上下表面上的压

示意图,计算区域,示意图,网格


22c)翼型的上、下表面立体示意图图 3-2 计算区域示意图网格剖分文在计算的时候网格的剖分利用 GAMBIT 进行。翼型绕流的网方式,可以根据需要选择结构化和非结构化网格。其中网格剖章进行了详细的介绍,此处不赘述。合适的网格数量不但计算,而且计算精度能够得到保证。理论上讲网格数量越密,计算这将降低计算的速度和占用一定的 CPU 和内存资源。所以在进
【学位授予单位】:扬州大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2009
【分类号】:TH312

【引证文献】

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1 王立;董志勇;韩伟;俞小伟;颜效凡;;海流能转换器叶片翼型的失速和水动力特性的数值研究[J];水动力学研究与进展A辑;2011年01期



本文编号:2670604

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