开式叶轮离心纸浆泵内部流动的数值模拟和分析
发布时间：2021-07-14 09:22
纸浆泵是造纸工业中主要的浆料输送机械,在造纸流程中占有举足轻重的地位,需求量也非常大,而且消耗着巨大的电能。随着能源的日益紧缺,人们对纸浆泵提出了更高的要求,因此对纸浆泵进行优化设计、提高效率、降低能耗具有重要意义。为了使纸浆泵具有更好的性能,了解泵内部流场的流动规律显得尤为重要。近年来,随着计算机技术的不断提高,CFD技术的发展极其迅速,已经在流体机械的分析和设计中起到了非常重要的作用,为我们实现这一目的提供了极大的便利。本文对开式叶轮离心纸浆泵的原型泵和优化设计后模型的整机内部的单相流动进行了数值模拟,主要做了以下几个方面的工作：首先简单介绍了纸浆泵内的主要流动介质纸浆的流动特性和力学特性,并对一些CFD的基本理论进行了简介,在此基础上基于RANS方程和RNGκ-ε湍流模型,采用有限体积法和SIMPLEC算法,确立了一种适合于离心式流体机械的数值模拟方案。其次,构建了开式叶轮离心纸浆泵原型泵的实体模型,并通过相关网格生成技术对计算域进行网格划分,基于上述数值模拟方法,利用CFD商业软件数值模拟了泵在不同工况下的内部流动规律,给出了流量扬程性能曲线和流量效率性能曲线,并与标准试验结果...
【文章来源】：浙江大学浙江省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：74 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
致谢
摘要
Abstract
目次
1 绪论
1.1 引言
1.2 纸浆泵数值模拟的国内外研究进展
1.2.1 国外研究现状
1.2.2 国内研究现状
1.3 本课题的意义和主要研究内容
2 纸浆悬浮液的特性分析
2.1 纸浆的流动特性
2.2 纸浆的力学特性
2.3 纸浆流动数值模拟的概况
3 计算流体力学的理论和方法介绍
3.1 控制方程
3.1.1 惯性坐标系下的控制方程
3.1.2 旋转坐标系中的控制方程
3.2 湍流模型
3.2.1 直接数值模拟(DNS)
3.2.2 大涡模拟(LES)
3.2.3 雷诺平均法(RANS)
3.3 有限体积法
3.4 SIMPLE算法
3.5 本章小结
4 纸浆泵的数值模拟和计算结果分析
4.1 纸浆泵数值模拟方法的确定
4.1.1 物理模型的建立
4.1.2 网格划分
4.1.3 湍流模型的选取
4.1.4 边界条件及算法
4.2 原型泵的计算结果分析
4.2.1 计算结果与试验数据的比较
4.2.2 压力、速度以及流动现象的分析
4.3 影响泵性能的主要参数
4.3.1 叶片包角φ
4.3.2 叶片进口角β_1
4.3.3 叶片出口角β_2
4.4 优化后模型计算结果分析
4.5 本章小结
5 总结与展望
5.1 总结
5.2 展望
参考文献
在学期间所取得的科研成果
【参考文献】：
期刊论文
[1]螺旋式纸浆离心泵内部流动的数值模拟[J]. 黄列群,袁静,陈义红,陈炜,吴大转. 机电工程. 2007(12)
[2]基于泵内纸浆悬浮液数值计算的纸浆泵设计[J]. 李红,袁寿其,袁建平,刘炜巍. 江苏大学学报(自然科学版). 2007(01)
[3]螺旋式纸浆离心泵的研究进展[J]. 黄列群,吴大转,王乐勤,倪建军. 机电工程. 2006(12)
[4]中国造纸工业废水排放强度降低的因素分析[J]. 肖建红,施国庆,毛春梅,邢贞相. 中国造纸. 2006(10)
[5]离心式叶轮内部流动数值模拟方法的研究综述[J]. 易林,侯树强,王灿星. 风机技术. 2006(02)
[6]国内泵业技术现状与发展趋势[J]. 施卫东,李伟,刘厚林,曹卫东,孔繁余. 农机化研究. 2005(05)
[7]Research on the behavior of fiber orientation probability distribution function in the planar flows[J]. 周锟,林建忠. Journal of Zhejiang University Science A（Science in Engineering）. 2005(04)
[8]基于CFD的中浓纸浆悬浮液在变径管内流动的数值模拟[J]. 陈奇峰,陈克复,杨仁党,李军. 中国造纸学报. 2004(02)
[9]离心式纸浆泵的结构特点[J]. 李红,张万义,朱荣生,曹卫东. 中国造纸. 2003(04)
[10]纸浆流动的数值模拟[J]. 孙加龙,陈克复,朱冬生,吴会军. 四川大学学报(自然科学版). 2002(05)
硕士论文
[1]离心泵流动特征的数值分析[D]. 王秀勇.浙江大学 2007
[2]600MW机组斜流式循环水泵三维流场分析及叶型优化设计[D]. 袁敏.华北电力大学（北京） 2006
[3]T型槽道和收缩流道纤维悬浮湍流场的研究[D]. 张善亮.浙江大学 2006
本文编号：3283863
【文章来源】：浙江大学浙江省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：74 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
致谢
摘要
Abstract
目次
1 绪论
1.1 引言
1.2 纸浆泵数值模拟的国内外研究进展
1.2.1 国外研究现状
1.2.2 国内研究现状
1.3 本课题的意义和主要研究内容
2 纸浆悬浮液的特性分析
2.1 纸浆的流动特性
2.2 纸浆的力学特性
2.3 纸浆流动数值模拟的概况
3 计算流体力学的理论和方法介绍
3.1 控制方程
3.1.1 惯性坐标系下的控制方程
3.1.2 旋转坐标系中的控制方程
3.2 湍流模型
3.2.1 直接数值模拟(DNS)
3.2.2 大涡模拟(LES)
3.2.3 雷诺平均法(RANS)
3.3 有限体积法
3.4 SIMPLE算法
3.5 本章小结
4 纸浆泵的数值模拟和计算结果分析
4.1 纸浆泵数值模拟方法的确定
4.1.1 物理模型的建立
4.1.2 网格划分
4.1.3 湍流模型的选取
4.1.4 边界条件及算法
4.2 原型泵的计算结果分析
4.2.1 计算结果与试验数据的比较
4.2.2 压力、速度以及流动现象的分析
4.3 影响泵性能的主要参数
4.3.1 叶片包角φ
4.3.2 叶片进口角β_1
4.3.3 叶片出口角β_2
4.4 优化后模型计算结果分析
4.5 本章小结
5 总结与展望
5.1 总结
5.2 展望
参考文献
在学期间所取得的科研成果
【参考文献】：
期刊论文
[1]螺旋式纸浆离心泵内部流动的数值模拟[J]. 黄列群,袁静,陈义红,陈炜,吴大转. 机电工程. 2007(12)
[2]基于泵内纸浆悬浮液数值计算的纸浆泵设计[J]. 李红,袁寿其,袁建平,刘炜巍. 江苏大学学报(自然科学版). 2007(01)
[3]螺旋式纸浆离心泵的研究进展[J]. 黄列群,吴大转,王乐勤,倪建军. 机电工程. 2006(12)
[4]中国造纸工业废水排放强度降低的因素分析[J]. 肖建红,施国庆,毛春梅,邢贞相. 中国造纸. 2006(10)
[5]离心式叶轮内部流动数值模拟方法的研究综述[J]. 易林,侯树强,王灿星. 风机技术. 2006(02)
[6]国内泵业技术现状与发展趋势[J]. 施卫东,李伟,刘厚林,曹卫东,孔繁余. 农机化研究. 2005(05)
[7]Research on the behavior of fiber orientation probability distribution function in the planar flows[J]. 周锟,林建忠. Journal of Zhejiang University Science A（Science in Engineering）. 2005(04)
[8]基于CFD的中浓纸浆悬浮液在变径管内流动的数值模拟[J]. 陈奇峰,陈克复,杨仁党,李军. 中国造纸学报. 2004(02)
[9]离心式纸浆泵的结构特点[J]. 李红,张万义,朱荣生,曹卫东. 中国造纸. 2003(04)
[10]纸浆流动的数值模拟[J]. 孙加龙,陈克复,朱冬生,吴会军. 四川大学学报(自然科学版). 2002(05)
硕士论文
[1]离心泵流动特征的数值分析[D]. 王秀勇.浙江大学 2007
[2]600MW机组斜流式循环水泵三维流场分析及叶型优化设计[D]. 袁敏.华北电力大学（北京） 2006
[3]T型槽道和收缩流道纤维悬浮湍流场的研究[D]. 张善亮.浙江大学 2006
本文编号：3283863
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