旋喷泵设计、大涡数值模拟及试验研究
发布时间：2021-12-02 18:39
旋喷泵是一种新型极低比转速单级离心泵,它流量小、扬程高、结构简单紧凑、维护方便、效率较其他常见低比转速泵高、流量特性曲线平稳光滑。主要应用于输送炭黑、食品行业冲洗系统以及油田高压注水等领域。国外对旋喷泵的研究及生产应用技术相对比较成熟,但研究报道却很少见。国内在旋喷泵的研究方面起步较晚,在设计和应用方面还存在很多不足。本文在综合分析国内外旋喷泵研究历史和现状的基础上,对旋喷泵的水力设计尤其是叶轮和集流管的水力设计进行了探讨,设计出了不同形式的旋喷泵模型,利用Pro/E对旋喷泵各过流部件进行三维造型。并利用ANSYS ICEM和CFX,采用大涡模拟方法,对旋喷泵内部非定常流场进行数值计算。根据数值计算结果,分析其内部流动规律及影响因素,并得到了性能较好的模型泵,最后按照性能较好的模型泵制造泵实型,进行试验验证。本文的主要内容包括以下几个方面:1、简要介绍了旋喷泵的工作原理、特点及国内外的研究发展概况,对旋喷泵的设计理论进行探讨,主要集中在叶轮和集流管的水力设计。并利用Pro/E软件进行各旋喷泵各过流部件的三维造型。2、利用ANSYS提供的网格划分软件ICEM进行网格划分,利用CFX对旋喷...
【文章来源】：江苏大学江苏省
【文章页数】：88 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.1 引言
1.2 旋喷泵的工作原理及特点
1.3 旋喷泵国内外发展研究概况
1.4 本文的主要工作
第二章 旋喷泵水力设计及三维造型
2.1 叶轮水力设计
2.1.1 叶轮设计理论
2.1.2 复合叶轮的水力设计
2.2 集流管水力设计
2.3 旋喷泵设计计算及二维绘图
2.3.1 旋喷泵参数设计计算
2.3.2 旋喷泵过流部件的二维绘图
2.4 过流部件的三维造型
2.4.1 三维造型技术概述
2.4.2 过流部件的三维造型
第三章 湍流基本理论及数值模拟方法
3.1 湍流基本理论
3.1.1 湍流基本方程
3.1.2 湍流模型理论
3.2 湍流数值模拟
3.2.1 雷诺时均方法
3.2.2 直接数值模拟
3.2.3 大涡模拟
3.3 方程的离散及求解
3.4 边界条件
3.5 CFD及计算软件简介
第四章 旋喷泵内部流场数值模拟
4.1 模型建立与网格划分
4.2 计算方法及边界条件
4.3 过流部件的结构参数对泵性能的影响
4.3.1 集流管进口形状对泵性能的影响
4.3.2 翼型对转子腔内流动的影响
4.4 模型泵内非定常流场压力脉动
4.4.1 设计工况下模型泵内压力脉动分析
4.4.2 75%Q和125%Q工况下泵内压力脉动分析
第五章 旋喷泵内部两相流动数值模拟
5.1 计算模型及控制方程
5.1.1 固液两相流控制方程及磨损模型
5.1.2 边界条件
5.2 计算结果及分析
5.2.1 叶轮内的压力分析
5.2.2 不同质量流率下壁面磨损状况
第六章 旋喷泵的试验研究
6.1 泵的试验目的与内容
6.2 泵的试验装置
6.2.1 概述
6.2.2 参数测量系统
6.2.3 试验台布置
6.3 试验方法
6.4 试验数据处理及性能曲线分析
6.4.1 试验控制主界面
6.4.2 试验记录数据
6.4.3 试验结果
6.4.4 对比分析
第七章 总结与展望
7.1 全文工作总结
7.2 工作展望
参考文献
致谢
攻读硕士学位期间发表的学术论文
【参考文献】：
期刊论文
[1]离心泵内固液两相流动的三维数值模拟[J]. 张静,吴波,覃正超. 湖南农业大学学报(自然科学版). 2009(02)
[2]Numerical Simulation of Unsteady Discharge Flow with Fluctuation in Positive Discharge Blower[J]. LIU Zhengxian1, 2, WANG Dou3, and XU Lianhuan1,4 1 School of Mechanical Engineering, Tianjin University, Tianjin 300072, China 2 State Key Laboratory of Engines, Tianjin University, Tianjin 300072, China 3 Xi’an Shaangu Power Co., Ltd, Xi’an 710075, China 4 Shandong Power Equipment Company, Jinan 250022, China. Chinese Journal of Mechanical Engineering. 2009(02)
[3]旋流泵内盐析两相流场的计算及试验研究[J]. 杨敏官,高波,李辉,顾海飞. 机械工程学报. 2008(12)
[4]减压管状态对混流式水轮机流场的影响[J]. 梁武科,董彦同,赵道利,马薇,石峯,刘晓峰,王庆永. 动力工程. 2008(04)
[5]双吸离心泵隔舌区压力脉动特性分析[J]. 丛国辉,王福军. 农业机械学报. 2008(06)
[6]离心泵内固体颗粒运动规律与磨损的数值模拟[J]. 刘娟,许洪元,唐澍,陆力. 农业机械学报. 2008(06)
[7]轴流泵不稳定流场的压力脉动特性研究[J]. 王福军,张玲,张志民. 水利学报. 2007(08)
[8]旋喷泵内流场的数值计算及性能预测[J]. 余惠琼,季全凯,符杰,杜燕,黎成行. 中国农村水利水电. 2007(06)
[9]不同形式高速离心叶轮内部流动的数值模拟[J]. 崔宝玲,朱祖超,林勇刚,陈鹰. 机械工程学报. 2007(05)
[10]液-固两相流的运动描述与数值模拟[J]. 何菊明,彭云雄. 湖北师范学院学报(自然科学版). 2006(03)
博士论文
[1]高速诱导轮离心泵的理论分析与数值模拟[D]. 崔宝玲.浙江大学 2006
[2]湍流射流的大涡模拟及其动力学特性研究[D]. 关晖.河海大学 2005
硕士论文
[1]叶片厚度变化对轴流泵性能的影响[D]. 朱亮.扬州大学 2008
[2]直接数值模拟与大涡模拟后台阶湍流流动[D]. 郭晓东.南京航空航天大学 2007
[3]旋喷泵集流管设计及其与转子腔内部流动模拟[D]. 王晓东.清华大学 2002
本文编号：3528971
【文章来源】：江苏大学江苏省
【文章页数】：88 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.1 引言
1.2 旋喷泵的工作原理及特点
1.3 旋喷泵国内外发展研究概况
1.4 本文的主要工作
第二章 旋喷泵水力设计及三维造型
2.1 叶轮水力设计
2.1.1 叶轮设计理论
2.1.2 复合叶轮的水力设计
2.2 集流管水力设计
2.3 旋喷泵设计计算及二维绘图
2.3.1 旋喷泵参数设计计算
2.3.2 旋喷泵过流部件的二维绘图
2.4 过流部件的三维造型
2.4.1 三维造型技术概述
2.4.2 过流部件的三维造型
第三章 湍流基本理论及数值模拟方法
3.1 湍流基本理论
3.1.1 湍流基本方程
3.1.2 湍流模型理论
3.2 湍流数值模拟
3.2.1 雷诺时均方法
3.2.2 直接数值模拟
3.2.3 大涡模拟
3.3 方程的离散及求解
3.4 边界条件
3.5 CFD及计算软件简介
第四章 旋喷泵内部流场数值模拟
4.1 模型建立与网格划分
4.2 计算方法及边界条件
4.3 过流部件的结构参数对泵性能的影响
4.3.1 集流管进口形状对泵性能的影响
4.3.2 翼型对转子腔内流动的影响
4.4 模型泵内非定常流场压力脉动
4.4.1 设计工况下模型泵内压力脉动分析
4.4.2 75%Q和125%Q工况下泵内压力脉动分析
第五章 旋喷泵内部两相流动数值模拟
5.1 计算模型及控制方程
5.1.1 固液两相流控制方程及磨损模型
5.1.2 边界条件
5.2 计算结果及分析
5.2.1 叶轮内的压力分析
5.2.2 不同质量流率下壁面磨损状况
第六章 旋喷泵的试验研究
6.1 泵的试验目的与内容
6.2 泵的试验装置
6.2.1 概述
6.2.2 参数测量系统
6.2.3 试验台布置
6.3 试验方法
6.4 试验数据处理及性能曲线分析
6.4.1 试验控制主界面
6.4.2 试验记录数据
6.4.3 试验结果
6.4.4 对比分析
第七章 总结与展望
7.1 全文工作总结
7.2 工作展望
参考文献
致谢
攻读硕士学位期间发表的学术论文
【参考文献】：
期刊论文
[1]离心泵内固液两相流动的三维数值模拟[J]. 张静,吴波,覃正超. 湖南农业大学学报(自然科学版). 2009(02)
[2]Numerical Simulation of Unsteady Discharge Flow with Fluctuation in Positive Discharge Blower[J]. LIU Zhengxian1, 2, WANG Dou3, and XU Lianhuan1,4 1 School of Mechanical Engineering, Tianjin University, Tianjin 300072, China 2 State Key Laboratory of Engines, Tianjin University, Tianjin 300072, China 3 Xi’an Shaangu Power Co., Ltd, Xi’an 710075, China 4 Shandong Power Equipment Company, Jinan 250022, China. Chinese Journal of Mechanical Engineering. 2009(02)
[3]旋流泵内盐析两相流场的计算及试验研究[J]. 杨敏官,高波,李辉,顾海飞. 机械工程学报. 2008(12)
[4]减压管状态对混流式水轮机流场的影响[J]. 梁武科,董彦同,赵道利,马薇,石峯,刘晓峰,王庆永. 动力工程. 2008(04)
[5]双吸离心泵隔舌区压力脉动特性分析[J]. 丛国辉,王福军. 农业机械学报. 2008(06)
[6]离心泵内固体颗粒运动规律与磨损的数值模拟[J]. 刘娟,许洪元,唐澍,陆力. 农业机械学报. 2008(06)
[7]轴流泵不稳定流场的压力脉动特性研究[J]. 王福军,张玲,张志民. 水利学报. 2007(08)
[8]旋喷泵内流场的数值计算及性能预测[J]. 余惠琼,季全凯,符杰,杜燕,黎成行. 中国农村水利水电. 2007(06)
[9]不同形式高速离心叶轮内部流动的数值模拟[J]. 崔宝玲,朱祖超,林勇刚,陈鹰. 机械工程学报. 2007(05)
[10]液-固两相流的运动描述与数值模拟[J]. 何菊明,彭云雄. 湖北师范学院学报(自然科学版). 2006(03)
博士论文
[1]高速诱导轮离心泵的理论分析与数值模拟[D]. 崔宝玲.浙江大学 2006
[2]湍流射流的大涡模拟及其动力学特性研究[D]. 关晖.河海大学 2005
硕士论文
[1]叶片厚度变化对轴流泵性能的影响[D]. 朱亮.扬州大学 2008
[2]直接数值模拟与大涡模拟后台阶湍流流动[D]. 郭晓东.南京航空航天大学 2007
[3]旋喷泵集流管设计及其与转子腔内部流动模拟[D]. 王晓东.清华大学 2002
本文编号：3528971
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