来流含气对高速诱导轮内部流动及空化特性的影响
发布时间：2021-05-07 12:50
高速离心泵广泛应用于航空航天、石油化工以及冶金等领域。由于泵的转速较高,叶轮入口液体易空化,在离心叶轮前加装诱导轮以改善泵的空化性能是保证离心泵稳定运行的有效措施。随着石化工业和航空航天技术的快速发展,离心泵输送的介质由单相扩展到气液两相甚至多相。诱导轮作为提升离心泵空化性能的主要措施,它本身的性能十分关键,因此非常有必要对诱导轮内部多相流动进行研究。本文以高速诱导轮为研究对象,采用数值模拟和实验研究相结合的方法,分析了来流含气对高速诱导轮内部流动和空化特性的影响。该研究为改善输送气液两相介质高速离心泵空化性能的研究提供参考。主要研究内容如下:（1）采用UG 8.5对诱导轮进行了全流场三维建模,利用ICEM对其进行网格划分,并进行了网格无关性验证;分析确定了空化模型和气液两相流模型。（2）设计搭建了气液两相流实验台,针对诱导轮开展了清水和来流含气工况的外特性实验及空化性能实验、来流含气工况可视化拍摄实验,并将数值模拟计算结果与实验结果进行了对比,验证了数值模拟的可靠性。（3）基于欧拉-欧拉非均相流模型对3种含气率下诱导轮内部流场进行了数值模拟计算,对比分析了不同含气率下诱导轮的外特性、...
【文章来源】：浙江理工大学浙江省
【文章页数】：65 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
1.1 课题研究背景和意义
1.2 国内外研究现状
1.2.1 空化研究现状
1.2.2 多相流研究现状
1.3 本文主要研究内容
第二章 数值模拟及实验方法
2.1 诱导轮的几何参数及建模
2.2 网格划分
2.3 计算模型
2.3.1 湍流模型
2.3.2 气液两相流模型
2.3.3 空化模型
2.4 边界条件
2.5 实验方法
2.6 本章小结
第三章 不同含气率工况下诱导轮外特性和内部流动分析
3.1 含气率对诱导轮外特性的影响
3.1.1 清水工况下外特性
3.1.2 气液两相工况下外特性
3.2 诱导轮内部静压分布
3.2.1 不同含气率工况下诱导轮子午面静压分布
3.2.2 轴向位置静压分布
3.3 设计工况不同含气率下诱导轮内部流线分布
3.4 设计工况不同含气率下诱导轮内部湍动能变化规律
3.5 诱导轮内流场气相分布
3.5.1 叶栅展开面气相分布
3.5.2 流道内气泡分布数值模拟与实验对比
3.5.3来流含气工况可视化拍摄实验
3.6 本章小结
第四章 不同含气率下诱导轮内部空化流动分析
4.1 不同含气率的诱导轮空化特性曲线
4.2 不同空化阶段诱导轮静压分析
4.2.1 不同空化阶段诱导轮水平子午面静压对比
4.2.2 不同汽蚀余量下诱导轮轴向位置静压分布规律
4.3 诱导轮子午面流线分析
4.4 诱导轮内流场空泡和气体分布
4.4.1 诱导轮内空泡分布
4.4.2 临界汽蚀余量下气泡分布对空泡分布的影响
4.4.3 空泡体积分布沿轴向位置的分布
4.4.4 含气率对诱导轮空泡沿径向分布的影响
4.5 本章小结
第五章 总结及展望
5.1 工作总结
5.2 展望
参考文献
攻读硕士学位期间的研究成果
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于非均相流模型的离心泵气液两相流动数值研究[J]. 袁建平,张克玉,司乔瑞,周帮伦,唐苑峰,金中坤. 农业机械学报. 2017(01)
[2]三种空化模型在氧泵诱导轮中的计算分析[J]. 姜映福,刘中祥,褚宝鑫. 火箭推进. 2016(05)
[3]气液两相下离心泵内部流动数值模拟[J]. 刘瑞华,李贵东,王洋. 排灌机械工程学报. 2015(08)
[4]含气率对AP1000核主泵影响的非定常分析[J]. 付强,习毅,朱荣生,袁寿其,王秀礼. 振动与冲击. 2015(06)
[5]诱导轮旋转汽蚀数值模拟[J]. 叶汉玉,李家文,李欣. 火箭推进. 2014(04)
[6]非均相流模型在气液两相流动计算中的应用及评价[J]. 王国玉,白泽宇,黄彪. 北京理工大学学报. 2014(07)
[7]非均相流模型在非定常空化流动计算中的应用及评价[J]. 白泽宇,王国玉,黄彪. 船舶力学. 2013(11)
[8]1000MW核主泵失水事故工况下气液两相流分析[J]. 朱荣生,郑宝义,袁寿其,付强,王秀礼. 原子能科学技术. 2012(10)
[9]三种空化模型在离心泵空化流计算中的应用评价[J]. 刘厚林,刘东喜,王勇,吴贤芳,庄宿国. 农业工程学报. 2012(16)
[10]诱导轮离心泵空化条件下扬程下降分析[J]. 李晓俊,袁寿其,潘中永,刘威,骆寅. 农业机械学报. 2011(09)
硕士论文
[1]核主泵叶片载荷与性能的相关性研究[D]. 吴超.兰州理工大学 2018
[2]螺旋轴流式油气混输泵气液两相瞬态流动特性研究[D]. 胡全友.西华大学 2017
本文编号：3173422
【文章来源】：浙江理工大学浙江省
【文章页数】：65 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
1.1 课题研究背景和意义
1.2 国内外研究现状
1.2.1 空化研究现状
1.2.2 多相流研究现状
1.3 本文主要研究内容
第二章 数值模拟及实验方法
2.1 诱导轮的几何参数及建模
2.2 网格划分
2.3 计算模型
2.3.1 湍流模型
2.3.2 气液两相流模型
2.3.3 空化模型
2.4 边界条件
2.5 实验方法
2.6 本章小结
第三章 不同含气率工况下诱导轮外特性和内部流动分析
3.1 含气率对诱导轮外特性的影响
3.1.1 清水工况下外特性
3.1.2 气液两相工况下外特性
3.2 诱导轮内部静压分布
3.2.1 不同含气率工况下诱导轮子午面静压分布
3.2.2 轴向位置静压分布
3.3 设计工况不同含气率下诱导轮内部流线分布
3.4 设计工况不同含气率下诱导轮内部湍动能变化规律
3.5 诱导轮内流场气相分布
3.5.1 叶栅展开面气相分布
3.5.2 流道内气泡分布数值模拟与实验对比
3.5.3来流含气工况可视化拍摄实验
3.6 本章小结
第四章 不同含气率下诱导轮内部空化流动分析
4.1 不同含气率的诱导轮空化特性曲线
4.2 不同空化阶段诱导轮静压分析
4.2.1 不同空化阶段诱导轮水平子午面静压对比
4.2.2 不同汽蚀余量下诱导轮轴向位置静压分布规律
4.3 诱导轮子午面流线分析
4.4 诱导轮内流场空泡和气体分布
4.4.1 诱导轮内空泡分布
4.4.2 临界汽蚀余量下气泡分布对空泡分布的影响
4.4.3 空泡体积分布沿轴向位置的分布
4.4.4 含气率对诱导轮空泡沿径向分布的影响
4.5 本章小结
第五章 总结及展望
5.1 工作总结
5.2 展望
参考文献
攻读硕士学位期间的研究成果
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于非均相流模型的离心泵气液两相流动数值研究[J]. 袁建平,张克玉,司乔瑞,周帮伦,唐苑峰,金中坤. 农业机械学报. 2017(01)
[2]三种空化模型在氧泵诱导轮中的计算分析[J]. 姜映福,刘中祥,褚宝鑫. 火箭推进. 2016(05)
[3]气液两相下离心泵内部流动数值模拟[J]. 刘瑞华,李贵东,王洋. 排灌机械工程学报. 2015(08)
[4]含气率对AP1000核主泵影响的非定常分析[J]. 付强,习毅,朱荣生,袁寿其,王秀礼. 振动与冲击. 2015(06)
[5]诱导轮旋转汽蚀数值模拟[J]. 叶汉玉,李家文,李欣. 火箭推进. 2014(04)
[6]非均相流模型在气液两相流动计算中的应用及评价[J]. 王国玉,白泽宇,黄彪. 北京理工大学学报. 2014(07)
[7]非均相流模型在非定常空化流动计算中的应用及评价[J]. 白泽宇,王国玉,黄彪. 船舶力学. 2013(11)
[8]1000MW核主泵失水事故工况下气液两相流分析[J]. 朱荣生,郑宝义,袁寿其,付强,王秀礼. 原子能科学技术. 2012(10)
[9]三种空化模型在离心泵空化流计算中的应用评价[J]. 刘厚林,刘东喜,王勇,吴贤芳,庄宿国. 农业工程学报. 2012(16)
[10]诱导轮离心泵空化条件下扬程下降分析[J]. 李晓俊,袁寿其,潘中永,刘威,骆寅. 农业机械学报. 2011(09)
硕士论文
[1]核主泵叶片载荷与性能的相关性研究[D]. 吴超.兰州理工大学 2018
[2]螺旋轴流式油气混输泵气液两相瞬态流动特性研究[D]. 胡全友.西华大学 2017
本文编号：3173422
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