离心泵缝隙射流叶轮的空化性能分析

发布时间：2021-05-06 06:14

　　随着科学技术的进步和计算机技术的发展,离心泵内部流动机理的研究也越来越深入并逐渐走向成熟。在水力机械运行过程中,空化现象普遍存在。它不仅仅会造成流体机械能量损耗（功率,效率,流量,扬程降低）,更会引起噪声和振动,甚至会造成叶轮材料的破坏,降低流体机械的使用寿命。离心泵叶轮叶片进口边背面前盖板附近的低压区是空化与空蚀最易发生的区域。本研究以M86-100型离心泵为研究对象,采用RNG k-?湍流模型,Mixture多相流模型和基于Reyleigh-Plesset方程的空化模型进行数值模拟计算。依据将高能量的液体引入至易空化区来提高叶轮空化性能的原理,提出一种缝隙射流叶轮。利用射流改善叶轮进口特性,并在此基础上提出一种缝隙脉冲射流离心泵,进一步探究缝隙脉冲射流对泵空化性能的影响。主要工作包括以下几个方面:1.通过对叶轮进行改型设计,提出了一种新型的缝隙射流叶轮。为探究不同缝隙槽尺寸对泵空化性能的影响,设计了5种不同尺寸的缝隙槽。对原型泵和5种不同尺寸的缝隙射流泵进行单相定常数值模拟,结果表明:缝隙射流使得叶轮流量增大。相比于原型泵,缝隙射流泵的扬程降低。在大多数流量工况下,来自叶轮出口流经... 

【文章来源】：兰州理工大学甘肃省

【文章页数】：70 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 研究背景和意义
    1.2 空化空蚀的机理研究
    1.3 水力机械中空化的危害及其影响因素
        1.3.1 空化与空蚀对水力机械性能的影响
        1.3.2 影响水力机械中空化性能的因素
        1.3.3 射流对水力机械性能的影响
    1.4 本文的主要研究工作
    1.5 本章小结
第2章 离心泵数值计算的基本理论
    2.1 离心泵的主要性能参数
    2.2 数值计算理论
    2.3 离心泵内部流动的控制方程
        2.3.1 连续性方程
        2.3.2 运动方程
        2.3.3 能量方程
    2.4 湍流模拟的数值方法
        2.4.1 直接数值模拟
        2.4.2 大涡模拟
        2.4.3 雷诺平均法
    2.5 空化模型
        2.5.1 Singhal空化模型
        2.5.2 Schnerr-Sauer空化模型
        2.5.3 Kunz空化模型
        2.5.4 Zwart-Gerber-Belamri空化模型
    2.6 控制方程的离散与求解
    2.7 本章小结
第3章 数值计算模型及外特性分析
    3.1 模型泵的性能参数
    3.2 绘制三维模型
    3.3 网格划分及无关性检验
    3.4 数值计算方法
    3.5 数值模拟的准确性验证
    3.6 本章小结
第4章 缝隙射流对离心泵空化性能的影响
    4.1 缝隙射流叶轮
    4.2 缝隙射流叶轮对泵水力性能的影响
    4.3 缝隙射流对泵空化性能的影响
    4.4 射流机理
    4.5 本章小结
第5章 缝隙脉冲射流对离心泵空化性能的影响
    5.1 缝隙脉冲射流离心泵设计
    5.2 脉冲射流对泵水力性能的影响
    5.3 脉冲射流对泵空化性能的影响
        5.3.1 槽孔上下表面压力脉动分析
        5.3.2 空泡体积分布
    5.4 本章小结
结论与展望
    1. 研究总结
    2. 研究存在的不足及展望
参考文献
致谢
附录A 攻读学位期间发表的论文及科研成果



本文编号：3171401