基于叶片入口形状控制的离心泵汽蚀性能优化研究
发布时间：2020-12-04 01:40
汽蚀能够对离心泵的水力性能、使用寿命、机械振动等产生重要的影响。为了提高离心泵的汽蚀性能,需要在水力设计过程中充分考虑叶轮几何形状的变化对汽蚀性能的影响。本文以提高叶片入口背面的压力分布为出发点来改善离心泵的汽蚀性能,在保持叶轮轴面图和叶片入口位置不变的前提下,系统地探讨了叶片入口的几何参数,即叶片入口角、叶片厚度以及叶片前缘的几何形状等因素的变化对离心泵汽蚀性能的影响,同时分析了这些因素的变化对水力性能和压力脉动特性的影响。基于雷诺时均N-S方程和RNG k-?湍流模型,本文采用ANSYS FLUENT开展研究工作,近壁面数据处理采用标准壁面函数。应用ICEM CFD对计算域进行六面体结构化网格划分,以便于有效控制近壁面网格尺度及网格数量,当网格数量在930万左右时满足网格无关性要求。数值计算精度的验证结果表明,当汽蚀模型采用Schnerr-Sauer、流动状态为非定常、近壁面网格尺度的y+值位于4070的区间内时,临界汽蚀余量的计算精度最高,绝对误差为-0.03m,相对误差为-1.38%。对水力性能的预测采用定常计算的方法,效率计算结果的...
【文章来源】：兰州理工大学甘肃省
【文章页数】：67 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
汽蚀对叶轮的破坏作用
格虽然划分容易，但在满足近壁面网格尺度要求的情况下，通常网格数量难以制，需要耗散大量的计算时间。因而，在本文的研究中，网格划分方案采用六体结构化网格，既可以满足湍流模型对近壁面网格尺度的要求，也可以对网格量进行有效控制。由于泵的结构复杂，六面体结构化网格的划分并不容易实需要针对各过流部件的结构特点分别制定网格划分方案。2.2 三维模型创建本文所采用的模型泵的水力结构如图 2.1 所示，其基本设计参数为：流Q=690 m3/h，扬程 H=33m，转速 n=990r/min，效率η≥84%，临界汽蚀余NPSHr≤4m。根据各过流部件的水力图，采用 Proe 进行三维模型的创建[48-51]。据试验现场的实际情况，计算域包含除了溢流管之外其他所有过流区域，包括入管、叶轮、导叶、压水室及前后腔和口环间隙，如图 2.2 所示。模型泵及试验系统如图 2.3 所示。在设计工况点，水力性能试验结果为：程 H=32.40m，效率η=84.30%；汽蚀性能试验结果为：扬程 H=33.05m，临界蚀余量 NPSHr=2.28m。
格虽然划分容易，但在满足近壁面网格尺度要求的情况下，通常网格数量难以制，需要耗散大量的计算时间。因而，在本文的研究中，网格划分方案采用六体结构化网格，既可以满足湍流模型对近壁面网格尺度的要求，也可以对网格量进行有效控制。由于泵的结构复杂，六面体结构化网格的划分并不容易实需要针对各过流部件的结构特点分别制定网格划分方案。2.2 三维模型创建本文所采用的模型泵的水力结构如图 2.1 所示，其基本设计参数为：流Q=690 m3/h，扬程 H=33m，转速 n=990r/min，效率η≥84%，临界汽蚀余NPSHr≤4m。根据各过流部件的水力图，采用 Proe 进行三维模型的创建[48-51]。据试验现场的实际情况，计算域包含除了溢流管之外其他所有过流区域，包括入管、叶轮、导叶、压水室及前后腔和口环间隙，如图 2.2 所示。模型泵及试验系统如图 2.3 所示。在设计工况点，水力性能试验结果为：程 H=32.40m，效率η=84.30%；汽蚀性能试验结果为：扬程 H=33.05m，临界蚀余量 NPSHr=2.28m。
本文编号：2896808
【文章来源】：兰州理工大学甘肃省
【文章页数】：67 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
汽蚀对叶轮的破坏作用
格虽然划分容易，但在满足近壁面网格尺度要求的情况下，通常网格数量难以制，需要耗散大量的计算时间。因而，在本文的研究中，网格划分方案采用六体结构化网格，既可以满足湍流模型对近壁面网格尺度的要求，也可以对网格量进行有效控制。由于泵的结构复杂，六面体结构化网格的划分并不容易实需要针对各过流部件的结构特点分别制定网格划分方案。2.2 三维模型创建本文所采用的模型泵的水力结构如图 2.1 所示，其基本设计参数为：流Q=690 m3/h，扬程 H=33m，转速 n=990r/min，效率η≥84%，临界汽蚀余NPSHr≤4m。根据各过流部件的水力图，采用 Proe 进行三维模型的创建[48-51]。据试验现场的实际情况，计算域包含除了溢流管之外其他所有过流区域，包括入管、叶轮、导叶、压水室及前后腔和口环间隙，如图 2.2 所示。模型泵及试验系统如图 2.3 所示。在设计工况点，水力性能试验结果为：程 H=32.40m，效率η=84.30%；汽蚀性能试验结果为：扬程 H=33.05m，临界蚀余量 NPSHr=2.28m。
格虽然划分容易，但在满足近壁面网格尺度要求的情况下，通常网格数量难以制，需要耗散大量的计算时间。因而，在本文的研究中，网格划分方案采用六体结构化网格，既可以满足湍流模型对近壁面网格尺度的要求，也可以对网格量进行有效控制。由于泵的结构复杂，六面体结构化网格的划分并不容易实需要针对各过流部件的结构特点分别制定网格划分方案。2.2 三维模型创建本文所采用的模型泵的水力结构如图 2.1 所示，其基本设计参数为：流Q=690 m3/h，扬程 H=33m，转速 n=990r/min，效率η≥84%，临界汽蚀余NPSHr≤4m。根据各过流部件的水力图，采用 Proe 进行三维模型的创建[48-51]。据试验现场的实际情况，计算域包含除了溢流管之外其他所有过流区域，包括入管、叶轮、导叶、压水室及前后腔和口环间隙，如图 2.2 所示。模型泵及试验系统如图 2.3 所示。在设计工况点，水力性能试验结果为：程 H=32.40m，效率η=84.30%；汽蚀性能试验结果为：扬程 H=33.05m，临界蚀余量 NPSHr=2.28m。
本文编号：2896808
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