高速部分流泵的内部流场模拟及性能预测

发布时间：2020-07-02 04:12

【摘要】： 部分流泵是一种小流量高扬程特殊离心泵,也叫切线泵,与一般离心泵相比,其流量一扬程特性曲线平坦,即能达到变流恒压效果,解决了一般离心泵小流量超压的问题。 目前,部分流泵的设计理论还不完善,小流量高扬程的低比转速部分流泵取得了一些成功的经验。随着城市中的高层、超高层建筑大量涌现,对超压有严格要求的消防泵,以及石油、化工等工业新项目的选型和旧机组的扩容,均需要大流量高扬程部分流泵。 如何使大流量高扬程部分流泵也具有平坦的流量-扬程特性曲线,针对此问题,文中以一具体的大流量高扬程消防泵为研究对象,开展了内部流场的研究和性能预测。 首先,通过将原设计部分流泵外特性的预测值与实验结果进行对比分析,验证了采用CFD技术模拟部分流泵内部流场、预测其性能是可行的,并具有一定的精度。 其次,鉴于原设计泵流量扬程曲线陡降度未满足设计要求,对其内部流场进行了分析,并找出其存在的主要问题。在此基础上,对叶轮、蜗壳的结构形式进行了多方案改进,并对改进后的各模型进行了模拟计算。基于模拟计算结果,对各模型泵的内外特性进行了对比分析,探讨了叶轮、蜗壳的结构形式对部分流泵性能的影响。研究表明:1)矩形螺旋蜗壳能够明显提高泵的扬程和效率,并使流量-扬程特性曲线趋于平坦;2)斜叶片叶轮会降低泵的扬程系数,增大扬程特性曲线的陡降度;3)复合叶轮能够提高泵的扬程,同时泵的效率也能够得到保证,并且能使泵的流量-扬程特性曲线变得更为平坦。 最后,通过将最佳泵型外特性的预测值与实验值进行对比分析,验证了该泵研制成功。得出对大流量高扬程部分流泵进行设计时,不适宜采用目前通用的设计小流量部分流泵的方法,可参考如下结论: (1)当n_s=56左右时,扬程系数可超过0.7进行选取; (2)由于流量大,喉部流速系数的选取应低于0.6; (3)取Z=8的直叶片叶轮配矩形螺旋蜗壳比较合适。 文中的研究工作不仅对部分流泵的水力设计方法进行了扩充,拓宽了部分流泵的使用范围和结构形式,而且在工程中得到了实际运用,带来了可观的经济价值和社会价值。
【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
【图文】：

图4.68一长直叶片叶轮配环形蜗壳计算域网格的划分情况边界条件及区域类型的指定条件及计算区域是CFD计算的重要依据之一，它和网格有必须在Gaobit中初步指定，以后在Fluent中还可以修多种类型的边界及区域，在生成网格后，必须对边界条件进定边界条件时，最好对所有的面都进行定义，因为未定义的面义为Wall;同时，在定义边界条件时应考虑边界条件的设结果的分析，最好把不同类型的面分开定义，以免分析时格及边界条件定义后，输出*.msh文件，为模拟计算作准章小结

形蜗壳)进行了多工况模拟计算。由计算残差和出口总压监控曲线可知:计算过程收敛良好，所用的数值模拟方法及边界条件设置比较合适。计算残差和出口总压监控曲线见图5.1一5.2。’‘1图5.1设计工况计算残差监控曲线卜舀舀丽而丽元二理l

本文编号：2737723