轴流泵出口环量对出水流道损失影响的数值模拟研究
发布时间：2021-07-30 19:40
随着我国南水北调东线工程的开工建设,以及农业灌溉排涝及城市防洪工程规划的实施建设,已建或即将建设一大批大型低扬程轴流泵站。轴流泵出口具有环量,该环量会引起出水流道的附加水头损失或偏流,增加出水的水力损失。因此,研究轴流泵出口环量对出水流道水力损失的影响对于提高水泵装置效率具有重要意义。本文利用CFX软件基于重整化群（RNG）紊流模型对轴流泵装置进行数值建模计算,分析不同工况下轴流泵出口环量特性,研究出口环量对出水流道水力损失的影响,并将计算结果与无环量情况进行比较。本文设计6种出水流道方案,计算结果显示:（1）无环量情况下,出水流道损失h满足h = SQ2关系,有环量情况下不满足;（2）轴流泵出口存在环量,出水流道的水力损失呈现先减小后增大的变化趋势;（3）有环量情况下,出水流道压力恢复系数随着流量的增大,先变大后变小,而无环量情况,压力恢复系数随流量增大而减小;（4）出水流道水力损失与出水流道的扩散角有关,通过数值计算可以找到最优扩散角使得水力损失最小;（5）水泵最高效率点对应的水力损失并不是最小,对应的流量要比最高效率点的流量要大;（6）由于导叶出口环量的影响,使得带隔墩的出水流道...
【文章来源】：扬州大学江苏省
【文章页数】：83 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
湍流的数值计算方法
图 3-1 数值模拟流程图几何造型和网格划分是进行数值计算的前期工作，两者合起来被称为“前处几何模型是网格和边界的载体，网格则是模拟与分析的对象。在 CFX 软件中，几何造型模块分为两块：（1）ICEM CFD 造型模块，用于对几何体进行建模，并且几乎所有的 CAD 软件建立的几何模型均可以直接导入M CFD 模块。（2）Turbo-Grid 模块，用于对旋转机械进行建模。对于本文研究流泵整个泵装置，分别采用 ICEM CFD 和 Turbo-Grid 模块对其进出水流道和、导叶进行建模。泵装置如下图 3-2，以此图为基准进行几何模型的建造。
图 3-2 泵装置单线图（单位：mm）几何造型和网格划分属于 CFD 模拟过程中花费时间最多的环节，网格划分的质量将直接影响到数值模拟的精度和效率。网格一般分为结构化网格（structuredgrids)和非结构化网格（unstructured grids）。结构化网格中节点排列有序、邻里间的关系明确。对于大型复杂的几何区域，结构化网格是分块构造的，即分块结构化网格（block-structured grids)。非结构网格节点位置无法用一个固定的法则予以有序地命名。在三维问题中，常用的网格类型有：四面体（Tetra）、三棱柱（Prism）、金字塔（Pyramid）、六面体（Hexa）和〇形网格（〇-grid )。结构化网格划分简单，在节点数相同的条件下，结构化网格因节点顺序排列，在计算中比非结构化网格所占的内存少，计算速度快，在某些条件下，还可以运用一些加速算法。然而，结构化网格与非结构化网格相比，其对几何形状的适应性要差。本文整个泵装置全部采用结构化网格。整体坐标系采用笛卡尔坐标系，以叶轮
【参考文献】：
期刊论文
[1]虹吸式出水流道与直管式出水流道的比较[J]. 陆林广,刘荣华,梁金栋,陈伟. 南水北调与水利科技. 2009(01)
[2]离心泵水力损失的计算[J]. 谈明高,刘厚林,袁寿其. 江苏大学学报(自然科学版). 2007(05)
[3]泵站箱涵式出水流道三维湍流数值模拟[J]. 何钟宁,陈松山,周正富,潘光星,严登丰. 扬州大学学报(自然科学版). 2007(03)
[4]基于SIMPLE算法的湍流场数值模拟[J]. 赵国智,孔凡让,占惊春,张志伟,柴华. 水电能源科学. 2007(03)
[5]泵站出水流道标准化设计与模型水力损失试验[J]. 陈松山,何钟宁,周正富,潘光星,严登丰. 水泵技术. 2007(02)
[6]灯泡贯流泵流道模型水力损失的测试[J]. 陆林广,吴昌新,纪建中,冷豫,吴开平,王军. 南水北调与水利科技. 2007(01)
[7]非设计工况下虹吸式出水流道内流数值分析[J]. 朱红耕. 水力发电学报. 2006(06)
[8]叶轮进口参数对泵性能影响的研究[J]. 张华娟,李春. 水泵技术. 2006(03)
[9]湍流数值模拟方法及其特点分析[J]. 路明,孙西欢,李彦军,范志高. 河北建筑科技学院学报. 2006(02)
[10]轴流泵出水流道水力损失试验研究[J]. 仇宝云,黄季艳,袁寿其,林海江,冯晓莉. 机械工程学报. 2006(05)
博士论文
[1]泵站水流运动特性及水力性能数值模拟研究[D]. 成立.河海大学 2006
[2]轴流泵间隙流动数值模拟与试验研究[D]. 杨昌明.西南交通大学 2003
硕士论文
[1]泵站进水流道对水泵性能影响的数值模拟研究[D]. 刘为民.扬州大学 2005
[2]轴流泵叶轮及后导叶流场计算与分析[D]. 杨国平.扬州大学 2005
本文编号：3312008
【文章来源】：扬州大学江苏省
【文章页数】：83 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
湍流的数值计算方法
图 3-1 数值模拟流程图几何造型和网格划分是进行数值计算的前期工作，两者合起来被称为“前处几何模型是网格和边界的载体，网格则是模拟与分析的对象。在 CFX 软件中，几何造型模块分为两块：（1）ICEM CFD 造型模块，用于对几何体进行建模，并且几乎所有的 CAD 软件建立的几何模型均可以直接导入M CFD 模块。（2）Turbo-Grid 模块，用于对旋转机械进行建模。对于本文研究流泵整个泵装置，分别采用 ICEM CFD 和 Turbo-Grid 模块对其进出水流道和、导叶进行建模。泵装置如下图 3-2，以此图为基准进行几何模型的建造。
图 3-2 泵装置单线图（单位：mm）几何造型和网格划分属于 CFD 模拟过程中花费时间最多的环节，网格划分的质量将直接影响到数值模拟的精度和效率。网格一般分为结构化网格（structuredgrids)和非结构化网格（unstructured grids）。结构化网格中节点排列有序、邻里间的关系明确。对于大型复杂的几何区域，结构化网格是分块构造的，即分块结构化网格（block-structured grids)。非结构网格节点位置无法用一个固定的法则予以有序地命名。在三维问题中，常用的网格类型有：四面体（Tetra）、三棱柱（Prism）、金字塔（Pyramid）、六面体（Hexa）和〇形网格（〇-grid )。结构化网格划分简单，在节点数相同的条件下，结构化网格因节点顺序排列，在计算中比非结构化网格所占的内存少，计算速度快，在某些条件下，还可以运用一些加速算法。然而，结构化网格与非结构化网格相比，其对几何形状的适应性要差。本文整个泵装置全部采用结构化网格。整体坐标系采用笛卡尔坐标系，以叶轮
【参考文献】：
期刊论文
[1]虹吸式出水流道与直管式出水流道的比较[J]. 陆林广,刘荣华,梁金栋,陈伟. 南水北调与水利科技. 2009(01)
[2]离心泵水力损失的计算[J]. 谈明高,刘厚林,袁寿其. 江苏大学学报(自然科学版). 2007(05)
[3]泵站箱涵式出水流道三维湍流数值模拟[J]. 何钟宁,陈松山,周正富,潘光星,严登丰. 扬州大学学报(自然科学版). 2007(03)
[4]基于SIMPLE算法的湍流场数值模拟[J]. 赵国智,孔凡让,占惊春,张志伟,柴华. 水电能源科学. 2007(03)
[5]泵站出水流道标准化设计与模型水力损失试验[J]. 陈松山,何钟宁,周正富,潘光星,严登丰. 水泵技术. 2007(02)
[6]灯泡贯流泵流道模型水力损失的测试[J]. 陆林广,吴昌新,纪建中,冷豫,吴开平,王军. 南水北调与水利科技. 2007(01)
[7]非设计工况下虹吸式出水流道内流数值分析[J]. 朱红耕. 水力发电学报. 2006(06)
[8]叶轮进口参数对泵性能影响的研究[J]. 张华娟,李春. 水泵技术. 2006(03)
[9]湍流数值模拟方法及其特点分析[J]. 路明,孙西欢,李彦军,范志高. 河北建筑科技学院学报. 2006(02)
[10]轴流泵出水流道水力损失试验研究[J]. 仇宝云,黄季艳,袁寿其,林海江,冯晓莉. 机械工程学报. 2006(05)
博士论文
[1]泵站水流运动特性及水力性能数值模拟研究[D]. 成立.河海大学 2006
[2]轴流泵间隙流动数值模拟与试验研究[D]. 杨昌明.西南交通大学 2003
硕士论文
[1]泵站进水流道对水泵性能影响的数值模拟研究[D]. 刘为民.扬州大学 2005
[2]轴流泵叶轮及后导叶流场计算与分析[D]. 杨国平.扬州大学 2005
本文编号：3312008
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