叶轮叶片数对不同比转速离心泵水动力性能的影响
发布时间：2021-10-21 13:36
离心泵是以液体为工作介质进行能量转换的一种机械设备,具有结构简单、启动方便、性能可靠等优点。叶轮作为离心泵的核心过流部件,其形状主要由叶片型线、叶片厚度以及叶片数决定,因此这些参数会对离心泵的水动力性能产生重要影响。目前国内外关于叶片型线及叶片厚度变化对不同比转速离心泵性能影响的研究成果较多,而关于叶片数对离心泵性能影响的研究则相对较少,因此本文着重分析叶轮叶片数对不同比转速离心泵水动力性能的影响,主要研究内容及结果如下:1.本文以3种不同比转速（ns=32、96、232）的单级单吸离心泵为研究对象,分别选取叶轮叶片数Z=4、5、6、7和8的5种方案,基于SST k-ω湍流模型对各方案进行数值模拟,并结合离心泵整机试验结果对比验证数值计算的准确性。结果表明,离心泵效率及扬程数值模拟结果与试验结果的误差均不超过5%。2.通过模拟3种比转速离心泵的5种叶片数方案,研究不同流量工况下扬程和水力效率的变化,结果表明:不同比转速离心泵的扬程在整个流量范围内随叶片数的增加而升高,且小流量工况下扬程的上升速率均小于大流量工况,说明叶片数对不同比转速离心泵扬程的影响规律基本相同。...
【文章来源】：兰州理工大学甘肃省
【文章页数】：75 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
叶轮叶片数随扬程和比转速的变化
22 （c）ns=232进口段 叶轮 蜗壳图 3.1 3 种比转速离心泵的三维造型2 网格划分网格是连接几何模型和数值计算的纽带，网格质量好坏及数量多少极大程度响着计算的敛散性及结果的准确性。利用 ICEM CFD 软件对构建的三维全流算模型进行网格划分，采用分区域网格生成方法，区域间通过交界面技术联蜗壳均采用生成简单、自适应性强和可局部调节的四面体非结构化网格，叶进口段均采用生成较快、质量较高、能处理边界层的六面体结构化网格。选图 3.2 所示的低比转速离心泵为例，对叶轮计算域的网格划分作进一步说明由于叶轮几何形状的不规则，因此采用块结构化网格，块划分策略如图 3。为了确保数值模拟结果的准确性，一般借助 y 值检验近壁面区域的节点数
硕士学位论文 是否合适，是否便于捕捉边界层内的流动状况。无量纲参数 y 值表示壁面附近第一层网格节点到壁面的最小距离，其定义为：+ωτ ρΔdyν （3.1）式中：wτ 壁面切应力，2N / m ； ρ 流体密度，3kg / m ；Δd 离壁面最近的两个网格节点之间的距离， m； ν 运动粘度，2m / s ；本文所采用的湍流模型为 SST k - ，要求边界层网格的 y 值在 100 左右，叶片表面的 y 值如图 3.4 所示。网格划分越密集，计算结果就越准确，但计算时间也就越长。为了保证网格数量对计算精度不造成影响并节约计算时间，在 y 满足的范围内进行网格无关性检查，如表3.2所示。计算后发现当网格数为3140089，节点数为2302026时，扬程的相关性小于1％，最终低比转速离心泵选取第3网格进行计算。
【参考文献】：
期刊论文
[1]分流叶片对离心泵非定常空化流动特性影响分析[J]. 张兴,赖喜德,廖姣. 热能动力工程. 2017(04)
[2]不同叶片数对低比转速离心泵压力脉动的影响[J]. 刘宜,陈文鹏,肖丽倩,刘明. 兰州理工大学学报. 2016(03)
[3]叶片数对船用离心泵性能影响的数值分析[J]. 陈然伟,刘小兵,曾永忠. 水电能源科学. 2016(02)
[4]水泵空化数值模拟研究进展[J]. 曹玉良,贺国,明廷锋,苏永生,王小川. 武汉理工大学学报(交通科学与工程版). 2016(01)
[5]离心泵汽蚀影响因素研究现状[J]. 蔡圣杰. 通用机械. 2015(02)
[6]叶片数对离心泵小流量工况空化特性的影响[J]. 付燕霞,袁寿其,袁建平,周帮伦,王鹏. 农业机械学报. 2015(04)
[7]不同叶片数对离心泵流场诱导振动的影响[J]. 周盼,张权,率志君,李玩幽. 排灌机械工程学报. 2014(07)
[8]叶片数对离心泵性能影响的数值模拟及试验对比[J]. 尚勇,刘小兵,曾永忠. 中国农村水利水电. 2014(05)
[9]考虑空泡界面相变作用的空化模型及应用[J]. 王柏秋,王聪,黄海龙,董磊,张嘉钟. 哈尔滨工业大学学报. 2013(01)
[10]叶片数对离心泵空化诱导振动噪声的影响[J]. 王勇,刘厚林,袁寿其,王健,刘东喜. 哈尔滨工程大学学报. 2012(11)
博士论文
[1]微型飞行器机翼三维非定常流场的数值研究和气动优化[D]. 刘洁.上海大学 2008
硕士论文
[1]沙粒粒径与含量对空化特性影响的研究[D]. 韩向东.兰州理工大学 2017
[2]叶片厚度变化规律对离心泵性能影响的研究[D]. 张建华.兰州理工大学 2011
[3]离心泵内流动数值模拟研究[D]. 任志安.中国石油大学 2009
[4]叶轮机械相关流动中几种湍流模型的预测性能[D]. 陈钱.清华大学 2007
[5]离心泵性能预测理论及其软件开发[D]. 谈明高.江苏大学 2006
本文编号：3449085
【文章来源】：兰州理工大学甘肃省
【文章页数】：75 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
叶轮叶片数随扬程和比转速的变化
22 （c）ns=232进口段 叶轮 蜗壳图 3.1 3 种比转速离心泵的三维造型2 网格划分网格是连接几何模型和数值计算的纽带，网格质量好坏及数量多少极大程度响着计算的敛散性及结果的准确性。利用 ICEM CFD 软件对构建的三维全流算模型进行网格划分，采用分区域网格生成方法，区域间通过交界面技术联蜗壳均采用生成简单、自适应性强和可局部调节的四面体非结构化网格，叶进口段均采用生成较快、质量较高、能处理边界层的六面体结构化网格。选图 3.2 所示的低比转速离心泵为例，对叶轮计算域的网格划分作进一步说明由于叶轮几何形状的不规则，因此采用块结构化网格，块划分策略如图 3。为了确保数值模拟结果的准确性，一般借助 y 值检验近壁面区域的节点数
硕士学位论文 是否合适，是否便于捕捉边界层内的流动状况。无量纲参数 y 值表示壁面附近第一层网格节点到壁面的最小距离，其定义为：+ωτ ρΔdyν （3.1）式中：wτ 壁面切应力，2N / m ； ρ 流体密度，3kg / m ；Δd 离壁面最近的两个网格节点之间的距离， m； ν 运动粘度，2m / s ；本文所采用的湍流模型为 SST k - ，要求边界层网格的 y 值在 100 左右，叶片表面的 y 值如图 3.4 所示。网格划分越密集，计算结果就越准确，但计算时间也就越长。为了保证网格数量对计算精度不造成影响并节约计算时间，在 y 满足的范围内进行网格无关性检查，如表3.2所示。计算后发现当网格数为3140089，节点数为2302026时，扬程的相关性小于1％，最终低比转速离心泵选取第3网格进行计算。
【参考文献】：
期刊论文
[1]分流叶片对离心泵非定常空化流动特性影响分析[J]. 张兴,赖喜德,廖姣. 热能动力工程. 2017(04)
[2]不同叶片数对低比转速离心泵压力脉动的影响[J]. 刘宜,陈文鹏,肖丽倩,刘明. 兰州理工大学学报. 2016(03)
[3]叶片数对船用离心泵性能影响的数值分析[J]. 陈然伟,刘小兵,曾永忠. 水电能源科学. 2016(02)
[4]水泵空化数值模拟研究进展[J]. 曹玉良,贺国,明廷锋,苏永生,王小川. 武汉理工大学学报(交通科学与工程版). 2016(01)
[5]离心泵汽蚀影响因素研究现状[J]. 蔡圣杰. 通用机械. 2015(02)
[6]叶片数对离心泵小流量工况空化特性的影响[J]. 付燕霞,袁寿其,袁建平,周帮伦,王鹏. 农业机械学报. 2015(04)
[7]不同叶片数对离心泵流场诱导振动的影响[J]. 周盼,张权,率志君,李玩幽. 排灌机械工程学报. 2014(07)
[8]叶片数对离心泵性能影响的数值模拟及试验对比[J]. 尚勇,刘小兵,曾永忠. 中国农村水利水电. 2014(05)
[9]考虑空泡界面相变作用的空化模型及应用[J]. 王柏秋,王聪,黄海龙,董磊,张嘉钟. 哈尔滨工业大学学报. 2013(01)
[10]叶片数对离心泵空化诱导振动噪声的影响[J]. 王勇,刘厚林,袁寿其,王健,刘东喜. 哈尔滨工程大学学报. 2012(11)
博士论文
[1]微型飞行器机翼三维非定常流场的数值研究和气动优化[D]. 刘洁.上海大学 2008
硕士论文
[1]沙粒粒径与含量对空化特性影响的研究[D]. 韩向东.兰州理工大学 2017
[2]叶片厚度变化规律对离心泵性能影响的研究[D]. 张建华.兰州理工大学 2011
[3]离心泵内流动数值模拟研究[D]. 任志安.中国石油大学 2009
[4]叶轮机械相关流动中几种湍流模型的预测性能[D]. 陈钱.清华大学 2007
[5]离心泵性能预测理论及其软件开发[D]. 谈明高.江苏大学 2006
本文编号：3449085
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