低比转速离心泵蜗壳与叶轮匹配关系的数值研究

发布时间：2021-07-18 20:55

　　本文对离心泵内不同形式蜗壳与叶轮之间的匹配关系进行了较细致的数值研究,开展的主要工作有：首先,根据蜗壳设计理论,在马蹄形断面蜗壳的基础上重新设计了圆形断面和矩形断面两种蜗壳,并分别将三种不同断面的蜗壳与同一叶轮组合进行了三维定常计算。计算结果表明,不同断面形式蜗壳对离心泵性能及其内部流动特性有一定影响。矩形和圆形蜗壳在大流量工况区的效率比马蹄形蜗壳有略微的提高,在设计工况点,矩形蜗壳的效率比马蹄形蜗壳低0.14%,但在大流量工况却高出了1.6%。在小流量工况圆形蜗壳的扬程比马蹄形蜗壳的扬程低了0.5m,矩形蜗壳和马蹄形蜗壳相差不大；在大流量工况马蹄形蜗壳的扬程有所降低,在1.4Qd时达到最低,比矩形蜗壳泵的扬程低了0.4m。在定常计算的基础上,开展了三种蜗壳离心泵内部的非定常流动数值计算。计算结果表明,在设计流量下,各个叶道内的流动呈现出轴对称性的特征,并且不同时刻各个叶道内的流动变化不大；蜗壳进口周向平均压力分布比较均匀；非设计工况下,各个叶道内的流动不再具有轴对称特征。其中,在小流量工况,叶道内的流动受尾迹的影响很大,各叶道内靠近叶片吸力面距叶道出口2／3处产生了明显的旋涡,最靠近... 

【文章来源】：西安理工大学陕西省

【文章页数】：77 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
    1.1 研究意义及背景
    1.2 离心泵内部流动的研究历史
    1.3 离心泵内部流动的研究现状
    1.4 离心泵内部流动噪声的研究历史及现状
    1.5 本文研究内容
2 计算流体动力学方法
    2.1 流动控制方程
    2.2 湍流数值模拟方法
    2.3 雷诺平均理论
        2.3.1 雷诺平均Navier-Stokes(RANS)方程
        2.3.2 湍流模型
    2.4 湍流流动的近壁处理
        2.4.1 壁面函数法
        2.4.2 近壁处理对网格的要求
    2.5 数值求解方法
    2.6 压力速度耦合方法
        2.6.1 SIMPLE算法
        2.6.2 SIMPLEC算法
        2.6.3 PISO算法
    2.7 本章小结
3 离心泵内部流动的三维定常计算分析
    3.1 数值研究对象
        3.1.1 数值计算域模型
        3.1.2 计算域网格的划分
        3.1.3 计算方法及边界条件
    3.2 叶轮与蜗舌不同相对周向位置下的定常计算
        3.2.1 物理模型
        3.2.2 计算结果分析
    3.3 不同断面形状蜗壳对离心泵性能的影响
        3.3.1 不同蜗壳断面的设计及三维造型
        3.3.2 计算结果分析
    3.4 本章小结
4 不同断面形状蜗壳离心泵内部非定常流动分析
    4.1 计算条件
        4.1.1 边界条件与初始条件
        4.1.2 时间步长的选取
        4.1.3 收敛标准
    4.2 计算结果分析
        4.2.1 离心泵内部流动分析
        4.2.2 不同断面蜗壳进口周向压力及径向速度分布
        4.2.3 离心泵蜗壳内部流动分析
        4.2.4 不同断面蜗壳的内部测点压力脉动分析
    4.3 本章小结
5 离心泵内部流动噪声预测
    5.1 马蹄形蜗壳离心泵流动噪声声源的识别
        5.1.1 离心泵偶极子声源的识别方法
        5.1.2 静压变化率的时域分析
        5.1.3 静压变化率频域分析
        5.1.4 偶极子声源强度分析
    5.2 三种蜗壳流动噪声声源强度的对比
        5.2.1 蜗舌附近测点的静压变化率时域分析及频域分析的对比
        5.2.2 三种蜗壳偶极子声源强度的对比
    5.3 本章小结
6 总结与展望
    6.1 总结
    6.2 展望
致谢
参考文献
附录
    硕士研究生期间发表论文情况


【参考文献】：
期刊论文
[1]离心泵启动过程内部瞬态流动的二维数值模拟[J]. 王乐勤,李志峰,戴维平,吴大转.  工程热物理学报. 2008(08)
[2]不同叶片包角的离心泵试验与数值模拟[J]. 杨华,刘超,汤方平,谷传纲.  机械工程学报. 2007(10)
[3]基于动网格的离心泵内部流场数值模拟[J]. 江帆,陈维平,王一军,区嘉洁.  流体机械. 2007(07)
[4]离心泵蜗壳对叶轮内部流动的影响研究[J]. 张振山,张艳伟,杨玉敏,马玥珺.  水泵技术. 2007(02)
[5]离心泵内流场非对称性及受力的三维数值分析[J]. 黄思,王国玉.  农业机械学报. 2006(10)
[6]叶片与蜗舌耦合对离心风机性能和旋转噪声影响的数值研究[J]. 毛义军,祁大同,徐长棱,刘秋洪.  应用力学学报. 2006(03)
[7]离心泵螺旋形压水室内流场的大涡模拟[J]. 康伟,祝宝山,曹树良.  农业机械学报. 2006(07)
[8]离心泵蜗壳内部非定常流动的数值模拟[J]. 张兄文,李国君,李军.  农业机械学报. 2006(06)
[9]离心泵蜗壳内旋涡流动的数值研究[J]. 郭鹏程,郑小波,罗兴锜.  工程热物理学报. 2006(S1)
[10]离心泵全三维流场的大涡数值模拟[J]. 黄思,吴玉林.  华南理工大学学报(自然科学版). 2006(04)

博士论文
[1]水力机械内部复杂流动的数值研究与性能预测[D]. 郭鹏程.西安理工大学 2006

硕士论文
[1]全附体潜艇的流场和流噪声的数值研究[D]. 卢云涛.上海交通大学 2008
[2]声纳导流罩流噪声的数值模拟[D]. 应晓伟.哈尔滨工程大学 2007
[3]节能离心泵全流道数值模拟及性能预测[D]. 王文全.昆明理工大学 2005
[4]极低比转数离心泵叶轮的优化设计与流动分析[D]. 朱卫华.清华大学 2002



本文编号：3290348