诱导轮对离心泵汽蚀影响的数值模拟研究

发布时间：2021-04-22 18:44

　　离心泵的应用十分广泛,在农田灌溉、石油化工、轻工食品业、城市排给水、船舶工业和采矿业中都扮演着重要角色。在实际使用过程中,汽蚀很大程度上限制了离心泵的效率和性能。目前防止泵汽蚀的主要措施是提高装置汽蚀余量,但是要从根本上提高泵的抗汽蚀性能,还需要对泵加装诱导轮并进行结构优化。本文设计了一种可以输送清水及类似清水介质的单级单吸式诱导轮离心泵,利用Proe（Pro ENGINEER）软件进行整机流场的三维实体建模,再将模型导入ANSYS软件中模拟,得出不同汽蚀余量下的叶轮气体体积云图、诱导轮叶面的速度矢量图、诱导轮上气泡体积分数为10%的等值面图等,同时通过对模拟数据进行处理分析预测诱导轮离心泵的空化曲线。结合以上数值模拟方法,改变诱导轮的叶数、后掠角以及其与离心泵之间装配间距等结构参数,对组合好的离心泵整机模型进行模拟,通过分析模拟结果得出最佳的诱导轮离心泵结构。结果表明:（1）加装诱导轮之后,离心泵叶轮上低压区域分布范围明显减少、临界汽蚀余量显著降低,并且当汽蚀发生时,有诱导轮的离心泵扬程下降更缓慢。（2）单叶片诱导轮存在结构上的不对称性,叶片对轴截面流体做功不平衡,运行不稳定。双叶片... 

【文章来源】：西北大学陕西省 211工程院校

【文章页数】：82 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
    1.1 研究背景
    1.2 研究现状
        1.2.1 离心泵研究进展
        1.2.2 汽蚀的研究现状
        1.2.3 诱导轮的研究现状
    1.3 CFD概述
        1.3.1 CFD简介
        1.3.2 CFX软件介绍
    1.4 研究目的和内容
        1.4.1 研究目的
        1.4.2 研究内容
第二章 汽蚀基本概论
    2.1 汽蚀理论
        2.1.1 汽蚀基本方程式
        2.1.2 装置汽蚀余量和泵汽蚀余量
    2.2 汽蚀过程和种类
    2.3 汽蚀的危害
    2.4 防治汽蚀的措施
        2.4.1 提高离心泵的抗汽蚀性能
        2.4.2 提高装置汽蚀余量
        2.4.3 加装诱导轮改善汽蚀
    2.5 本章小结
第三章 离心泵整机流场三维模型的建立
    3.1 离心泵叶轮的建立
        3.1.1 叶轮的基本参数
        3.1.2 叶轮的水力设计
        3.1.3 叶轮的三维建模
    3.2 诱导轮模型的建立
        3.2.1 诱导轮的水力设计
        3.2.2 诱导轮主要参数
        3.2.3 诱导轮的三维建模
    3.3 蜗壳建模及整体模型的建立
        3.3.1 蜗壳的水力设计
        3.3.2 蜗壳的三维建模
    3.4 本章小结
第四章 有无诱导轮时离心泵数值模拟
    4.1 计算流体力学基本方程
        4.1.1 流体动力学控制方程
        4.1.2 湍流模型
        4.1.3 汽蚀模型
    4.2 数值模拟
        4.2.1 网格划分
        4.2.2 边界条件设置
        4.2.3 网格无关性验证
    4.3 有无诱导轮时结果分析
        4.3.1 有无诱导轮的叶轮压力分析
        4.3.2 不同工况下有无诱导轮时临界汽蚀余量预测
        4.3.3 诱导轮叶片压力分析
    4.4 本章小结
第五章 不同结构诱导轮离心泵汽蚀模拟
    5.1 不同诱导轮叶片数诱导轮离心泵汽蚀模拟
        5.1.1 离心泵主叶轮汽蚀分析
        5.1.2 诱导轮内汽蚀特性分析
    5.2 不同后掠角诱导轮离心泵汽蚀模拟
        5.2.1 离心泵主叶轮汽蚀分析
        5.2.2 诱导轮内汽蚀分析
        5.2.3 离心泵临界汽蚀余量
    5.3 不同装配间距诱导轮离心泵汽蚀模拟
        5.3.1 离心泵主叶轮汽蚀分析
        5.3.2 诱导轮内汽蚀分析
        5.3.3 离心泵临界汽蚀余量
    5.4 本章小结
第六章 结论与展望
    结论
    展望
参考文献
致谢
攻读硕士学位期间取得科研成果


【参考文献】：
期刊论文
[1]叶轮几何参数对离心泵断裂空化性能的影响[J]. 康俊鋆,朱荣生,王秀礼,刘永,钟伟源,张本营,戚龙喜.  排灌机械工程学报. 2018(02)
[2]计算流体力学的发展探究[J]. 杨楠山,史立地,张月.  科技经济导刊. 2017(14)
[3]导叶安装位置对混流泵压力脉动特性的影响[J]. 顾延东,袁寿其,裴吉,刘永,曹健.  排灌机械工程学报. 2017(02)
[4]计算流体力学发展综述[J]. 余金伟,冯晓锋.  现代制造技术与装备. 2013(06)
[5]离心泵的汽蚀与防止措施[J]. 吴剑辉.  黑龙江科技信息. 2013(31)
[6]离心泵进口回流流场特性的数值模拟及试验[J]. 袁寿其,梁赟,袁建平,张金凤,骆寅.  排灌机械工程学报. 2011(06)
[7]基于空化模型的多级离心泵汽蚀性能分析[J]. 黄思,管俊.  流体机械. 2011(01)
[8]核电站离心式上充泵多工况水力设计[J]. 袁寿其,付强,朱荣生.  排灌机械工程学报. 2010(03)
[9]等螺距诱导轮内部流动的数值模拟[J]. 崔宝玲,朱祖超,林勇刚.  机械工程学报. 2010(06)
[10]离心泵汽蚀特性分析[J]. 潘中永,倪永燕,李红,曹英杰.  排灌机械. 2008(04)

博士论文
[1]离心泵低噪声水力设计及动静干涉机理研究[D]. 司乔瑞.江苏大学 2014
[2]高速诱导轮离心泵的理论分析与数值模拟[D]. 崔宝玲.浙江大学 2006
[3]高速离心泵内全流道三维流动及其流体诱发压力脉动研究[D]. 徐朝晖.清华大学 2004

硕士论文
[1]基于CFD技术改善离心泵内部空化性能的研究[D]. 赵希枫.兰州理工大学 2009
[2]带前置诱导轮的复合叶轮型离心泵数值研究[D]. 罗芳.西安理工大学 2008



本文编号：3154278