不同结构参数旋涡泵内部流场的数值模拟
发布时间：2021-04-22 10:51
旋涡泵结构简单、紧凑,广泛应用于家庭和国民经济的各个部门中。目前旋涡泵存在的主要问题是效率偏低。然而旋涡泵内部流动十分复杂,它是带有旋涡运动的三维不可压湍流流动,采用一般的实验方法很难对其内部流动进行分析、研究,因此采用数值模拟的方法对旋涡泵内部流场进行研究是一种有效的手段。本文对旋涡泵不同结构参数进行数值模拟,分析其对旋涡泵性能的影响,从而为改进和优化旋涡泵及提高泵的工作效率提供了依据。以往对旋涡泵结构参数的改变无论是数值模拟或实验研究都是固定其他参数只改变一种结构参数来研究其对泵性能的影响。本文在引入正交试验设计的同时对旋涡泵的5种结构参数进行改变,最终得到16种不同参数的旋涡泵模型。之后利用PRO/E对各个旋涡泵流动区域进行三维造型,用GAMBIT软件对其内部流动区域进行非结构网格划分；采用基于雷诺时均方程和RNGκ-ε湍流模型,并采用贴体坐标系和交错网格系统对N-S方程用有限体积法进行离散；利用FLUENT软件对旋涡泵在不同的流量下进行数值模拟。在取得较好数值模拟结果的基础上对模拟结果进行整理计算,得出16种不同结构参数旋涡泵的流量—扬程、流量—效率曲线,将其划分为4组,从每组...
【文章来源】：兰州理工大学甘肃省
【文章页数】：72 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
插图索引
附表索引
第1章 绪论
1.1 研究旋涡泵的意义
1.1.1 旋涡泵现状及其特性
1.1.2 旋涡泵内部流动的研究进展
1.2 计算流体动力学概述
1.2.1 计算流体动力学
1.2.2 CFD技术在研究旋涡泵内部流场中的应用
1.3 正交试验设计及正交表
1.3.1 正交试验设计
1.3.2 正交表
1.4 本课题的意义和所研究的主要内容
1.4.1 本课题的意义
1.4.2 本课题所研究的主要内容
第2章 旋涡泵内部流动理论及结构方案的确定
2.1 旋涡泵的工作原理
2.2 纵向旋涡和径向旋涡理论
2.3 旋涡泵的理论计算方法
2.4 25W-25型旋涡泵的结构参数
2.5 拟改变旋涡泵的结构参数
2.6 旋涡泵的一般设计步骤
2.7 正交法配置旋涡泵的结构参数
第3章 旋涡泵内部流场的数值模拟
3.1 数值计算方法
3.2 数值处理方法
3.2.1 压力修正法
3.2.2 人工压缩性法
3.3 旋涡泵流动区域的三维造型
3.4 网格生成
3.4.1 贴体计算网格的生成
3.4.2 网格的划分与发展
3.4.3 GAMBIT网格生成软件
3.4.4 旋涡泵内部流动区域网格生成
3.5 指定边界条件
3.6 湍流模型及控制方程
3.6.1 湍流模型的选择
3.6.2 控制方程
3.7 定义离散方法
3.8 计算的初始化和迭代
3.9 计算结果
第4章 各种方案下的模拟结果与分析
4.1 1Q工况下的扬程和效率
4.1.1 扬程的计算
4.1.2 效率的计算
4.2 不同流量、不同模型的外特性比较
4.2.1 第一组模拟结果及比较
4.2.2 第二组模拟结果及比较
4.2.3 第三组模拟结果及比较
4.2.4 第四组模拟结果及比较
4.3 优选后模型与原模型的外特性比较
4.4 交叉作用的结构参数对泵性能影响的探讨
4.5 旋涡泵不同模型内部流场的内特性仿真与分析
4.5.1 设计工况下各模型的内特性对比图
4.5.2 各模型内特性的分析比较
4.5.3 不同工况下#10模型的内特性对比图
4.5.4 不同工况下#10模型的内特性对比分析
结论、不足与展望
参考文献
致谢
附录A（攻读学位期间所发表的学术论文目录）
【参考文献】：
期刊论文
[1]自吸旋涡泵变转速性能试验研究[J]. 李金磊,沙毅,白小榜,刘祥松. 水泵技术. 2009(01)
[2]小流量高扬程离心旋涡泵的设计与试验研究[J]. 谢鹏,朱祖超,偶国富,崔宝玲,李日失. 流体机械. 2007(08)
[3]小流量高扬程离心旋涡泵气液混输扬程的分析[J]. 金玉珍,谢鹏,胡旭东. 浙江理工大学学报. 2007(04)
[4]闭式旋涡泵性能试验研究及水力设计[J]. 沙毅,王晓英,康灿. 水泵技术. 2006(02)
[5]双吸式叶轮内流三维数值模拟及性能预测[J]. 赵斌娟,袁寿其,李红,谈明高. 农业工程学报. 2006(01)
[6]一种小流量旋涡泵的汽蚀性能试验研究[J]. 张文革,杨坚华,胡向宇. 真空与低温. 2005(04)
[7]流道截面形状对旋涡泵内部流动影响的数值模拟[J]. 施卫东,董颖,马新华,沙毅,孔繁余. 农业工程学报. 2005(03)
[8]离心泵叶轮内变工况三维湍流数值模拟[J]. 李龙,王泽,徐峰,韩丹. 农业机械学报. 2004(06)
[9]旋涡泵中叶轮与泵体间动压场的应用研究[J]. 张明成,于卫东,李廷占,熊宾生. 润滑与密封. 2004(05)
[10]不可压缩粘性流体旋涡运动积分方程的建立[J]. 陈庆义. 大连水产学院学报. 2004(02)
硕士论文
[1]旋流泵内部流动的三维数值模拟[D]. 刘天宝.兰州理工大学 2007
[2]离心泵叶轮内部液固两相流场的数值模拟和实验研究[D]. 刘栋.江苏大学 2006
本文编号：3153647
【文章来源】：兰州理工大学甘肃省
【文章页数】：72 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
插图索引
附表索引
第1章 绪论
1.1 研究旋涡泵的意义
1.1.1 旋涡泵现状及其特性
1.1.2 旋涡泵内部流动的研究进展
1.2 计算流体动力学概述
1.2.1 计算流体动力学
1.2.2 CFD技术在研究旋涡泵内部流场中的应用
1.3 正交试验设计及正交表
1.3.1 正交试验设计
1.3.2 正交表
1.4 本课题的意义和所研究的主要内容
1.4.1 本课题的意义
1.4.2 本课题所研究的主要内容
第2章 旋涡泵内部流动理论及结构方案的确定
2.1 旋涡泵的工作原理
2.2 纵向旋涡和径向旋涡理论
2.3 旋涡泵的理论计算方法
2.4 25W-25型旋涡泵的结构参数
2.5 拟改变旋涡泵的结构参数
2.6 旋涡泵的一般设计步骤
2.7 正交法配置旋涡泵的结构参数
第3章 旋涡泵内部流场的数值模拟
3.1 数值计算方法
3.2 数值处理方法
3.2.1 压力修正法
3.2.2 人工压缩性法
3.3 旋涡泵流动区域的三维造型
3.4 网格生成
3.4.1 贴体计算网格的生成
3.4.2 网格的划分与发展
3.4.3 GAMBIT网格生成软件
3.4.4 旋涡泵内部流动区域网格生成
3.5 指定边界条件
3.6 湍流模型及控制方程
3.6.1 湍流模型的选择
3.6.2 控制方程
3.7 定义离散方法
3.8 计算的初始化和迭代
3.9 计算结果
第4章 各种方案下的模拟结果与分析
4.1 1Q工况下的扬程和效率
4.1.1 扬程的计算
4.1.2 效率的计算
4.2 不同流量、不同模型的外特性比较
4.2.1 第一组模拟结果及比较
4.2.2 第二组模拟结果及比较
4.2.3 第三组模拟结果及比较
4.2.4 第四组模拟结果及比较
4.3 优选后模型与原模型的外特性比较
4.4 交叉作用的结构参数对泵性能影响的探讨
4.5 旋涡泵不同模型内部流场的内特性仿真与分析
4.5.1 设计工况下各模型的内特性对比图
4.5.2 各模型内特性的分析比较
4.5.3 不同工况下#10模型的内特性对比图
4.5.4 不同工况下#10模型的内特性对比分析
结论、不足与展望
参考文献
致谢
附录A（攻读学位期间所发表的学术论文目录）
【参考文献】：
期刊论文
[1]自吸旋涡泵变转速性能试验研究[J]. 李金磊,沙毅,白小榜,刘祥松. 水泵技术. 2009(01)
[2]小流量高扬程离心旋涡泵的设计与试验研究[J]. 谢鹏,朱祖超,偶国富,崔宝玲,李日失. 流体机械. 2007(08)
[3]小流量高扬程离心旋涡泵气液混输扬程的分析[J]. 金玉珍,谢鹏,胡旭东. 浙江理工大学学报. 2007(04)
[4]闭式旋涡泵性能试验研究及水力设计[J]. 沙毅,王晓英,康灿. 水泵技术. 2006(02)
[5]双吸式叶轮内流三维数值模拟及性能预测[J]. 赵斌娟,袁寿其,李红,谈明高. 农业工程学报. 2006(01)
[6]一种小流量旋涡泵的汽蚀性能试验研究[J]. 张文革,杨坚华,胡向宇. 真空与低温. 2005(04)
[7]流道截面形状对旋涡泵内部流动影响的数值模拟[J]. 施卫东,董颖,马新华,沙毅,孔繁余. 农业工程学报. 2005(03)
[8]离心泵叶轮内变工况三维湍流数值模拟[J]. 李龙,王泽,徐峰,韩丹. 农业机械学报. 2004(06)
[9]旋涡泵中叶轮与泵体间动压场的应用研究[J]. 张明成,于卫东,李廷占,熊宾生. 润滑与密封. 2004(05)
[10]不可压缩粘性流体旋涡运动积分方程的建立[J]. 陈庆义. 大连水产学院学报. 2004(02)
硕士论文
[1]旋流泵内部流动的三维数值模拟[D]. 刘天宝.兰州理工大学 2007
[2]离心泵叶轮内部液固两相流场的数值模拟和实验研究[D]. 刘栋.江苏大学 2006
本文编号：3153647
本文链接：https://www.wllwen.com/jixiegongchenglunwen/3153647.html
