串并联离心泵差异化设计及水动力特性研究
发布时间：2022-01-08 13:29
串并联离心泵因其特殊的双工况状态广泛应用于船舶及消防等领域,其水力性能优化及减振降噪一直是个重要的研究方向,其中泵中的水力部件—叶轮作为实现能量转化的动力部件,对泵整体性能起到决定性作用。为了研究串并联离心泵叶轮型式对其水力性能及压力脉动的影响机理,对模型三维造型,并对水体模型进行了网格划分和网格无关性验证。利用数值模拟的方法研究了三种不同叶片型式对串并联离心泵水力性能及压力脉动的影响。并且为了解决串并联泵首、次级叶轮由出口流道管阻不同所造成的两级叶轮偏离设计工况运行的问题,制定了差异化叶轮设计方案,通过串联及并联两种运行工况下与原型叶轮的比较,得到结论如下:（1）不同叶轮形式对串并联离心泵水力特性、压力脉动影响明显。扭曲叶轮内部流场均匀稳定,扬程、效率高,水力特性优于其他两种形式,分流式叶轮出口监测点压力波动幅度更低,压力脉动主频峰值更小。（2）串并联离心泵首、次级叶轮内部流场及压力脉动特性差异明显且相互影响,工作状态的改变极大影响了叶轮周向的压力波动幅度。（3）首、次级叶轮内部流场和压力脉动规律均受到差异化叶轮设计的影响发生了变化,切割次级叶轮可以有效减小两级叶轮流量差异,减小水力...
【文章来源】：合肥工业大学安徽省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：89 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图1.1串并联离心泵总装图
（a）串联运行工况 （b）并联运行工况图 1.2 串并联离心泵两种运行工况示意图Fig 1.2 Two different operating conditions of series parallel centrifugal pump串并联离心泵在运行过程中，由于流体流动过程中动静干涉、回流等因素产生压力脉动，压力脉动会造成整个机组振动，降低泵的水力性能和运行稳定性。叶轮作为泵中对流体做功实现能量转化的核心部件对整体机组的性能起到至关重要的作用。国内外学者对串并联离心泵内部流动特性和压力脉动等方面做过很多的研究，结构也在不断改进、升级，但还没有系统的讨论过叶轮形式对串并联离心泵水力性能及压力脉动特性的影响。因此本课题以串并联离心泵不同叶轮形式为研究对象，并且基于串并联离心泵并联工况下两个流道管阻的差异，提出两级叶轮差异化设计的方法，找出差异化设计的最优方案。初步揭示了不同叶轮形式及差异化叶轮设计对串并联离心泵运行的影响机理，对高性能串并联离心泵的设计提供一定的参考。1.2 国内外研究现状
图 2.1 CFD 工作流程图Figure 2.1 CFD workflow chart图 2.1 为 CFD 工作求解流程图，当然 CFD 有其限制性，存在一定的误差，应当做到数值模拟、理论分析与试验研究想结合，取长补短。2.2 控制方程流体仿真模拟遵循三大流动基本方程，即质量守恒方程、动量守恒方程和能量守恒方程。串并联离心泵的工作介质是常温液态水，模拟时视为不可压缩的理想流体。泵内流动包含不同组元的混合和相互作用，组元之间遵循守恒定律。质量守恒：质量守恒方程也称为连续性方程，指流体离散单元的质量在单位时间内的偏微分方程
【参考文献】：
期刊论文
[1]叶顶间隙大小对螺旋离心泵内部压力脉动的影响[J]. 张华,陈斌,王炳祺,史长彪,沈登武. 农业工程学报. 2017(01)
[2]叶轮参数对泵出口压力脉动的影响[J]. 柴立平,叶欢,任志明,李辉. 排灌机械工程学报. 2016(08)
[3]叶轮切割方式对双吸离心泵性能的影响[J]. 赵万勇,李传振,薛亚丽,颜韶华,魏乐敏. 兰州理工大学学报. 2016(03)
[4]分流叶片长度对离心泵压力脉动及径向力的影响[J]. 柯强,刘小兵,曾永忠. 中国农村水利水电. 2016(03)
[5]高扬程、高转速锅炉给水泵双吸叶轮切割的数值模拟[J]. 杨从新,朱旭. 兰州理工大学学报. 2016(01)
[6]低比转速离心泵叶片加厚非定常特性分析[J]. 金永鑫,宋文武,符杰,徐耀刚. 热能动力工程. 2016(02)
[7]不同叶轮形式离心泵压力脉动和空化特性试验研究[J]. 姚志峰,陆力,高忠信,邓杰,王福军. 水利学报. 2015(12)
[8]不同压出室下叶轮切割对离心泵性能的影响[J]. 杨从新,富友,强盼,刘洋. 排灌机械工程学报. 2015(09)
[9]不同结构形式对串并联离心泵振动特性的影响[J]. 李跃,施卫东,韩笑笑. 排灌机械工程学报. 2015(09)
[10]非等距叶片微型旋涡泵压力脉动特性研究[J]. 武鹏,张菲茜,吴大转,王乐勤. 工程热物理学报. 2015(04)
博士论文
[1]船用串并联离心泵内部流动机理及振动特性研究[D]. 李跃.江苏大学 2014
硕士论文
[1]基于CFD的低比转速离心泵叶轮切割对其性能影响的研究[D]. 杨登峰.兰州理工大学 2012
本文编号：3576641
【文章来源】：合肥工业大学安徽省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：89 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图1.1串并联离心泵总装图
（a）串联运行工况 （b）并联运行工况图 1.2 串并联离心泵两种运行工况示意图Fig 1.2 Two different operating conditions of series parallel centrifugal pump串并联离心泵在运行过程中，由于流体流动过程中动静干涉、回流等因素产生压力脉动，压力脉动会造成整个机组振动，降低泵的水力性能和运行稳定性。叶轮作为泵中对流体做功实现能量转化的核心部件对整体机组的性能起到至关重要的作用。国内外学者对串并联离心泵内部流动特性和压力脉动等方面做过很多的研究，结构也在不断改进、升级，但还没有系统的讨论过叶轮形式对串并联离心泵水力性能及压力脉动特性的影响。因此本课题以串并联离心泵不同叶轮形式为研究对象，并且基于串并联离心泵并联工况下两个流道管阻的差异，提出两级叶轮差异化设计的方法，找出差异化设计的最优方案。初步揭示了不同叶轮形式及差异化叶轮设计对串并联离心泵运行的影响机理，对高性能串并联离心泵的设计提供一定的参考。1.2 国内外研究现状
图 2.1 CFD 工作流程图Figure 2.1 CFD workflow chart图 2.1 为 CFD 工作求解流程图，当然 CFD 有其限制性，存在一定的误差，应当做到数值模拟、理论分析与试验研究想结合，取长补短。2.2 控制方程流体仿真模拟遵循三大流动基本方程，即质量守恒方程、动量守恒方程和能量守恒方程。串并联离心泵的工作介质是常温液态水，模拟时视为不可压缩的理想流体。泵内流动包含不同组元的混合和相互作用，组元之间遵循守恒定律。质量守恒：质量守恒方程也称为连续性方程，指流体离散单元的质量在单位时间内的偏微分方程
【参考文献】：
期刊论文
[1]叶顶间隙大小对螺旋离心泵内部压力脉动的影响[J]. 张华,陈斌,王炳祺,史长彪,沈登武. 农业工程学报. 2017(01)
[2]叶轮参数对泵出口压力脉动的影响[J]. 柴立平,叶欢,任志明,李辉. 排灌机械工程学报. 2016(08)
[3]叶轮切割方式对双吸离心泵性能的影响[J]. 赵万勇,李传振,薛亚丽,颜韶华,魏乐敏. 兰州理工大学学报. 2016(03)
[4]分流叶片长度对离心泵压力脉动及径向力的影响[J]. 柯强,刘小兵,曾永忠. 中国农村水利水电. 2016(03)
[5]高扬程、高转速锅炉给水泵双吸叶轮切割的数值模拟[J]. 杨从新,朱旭. 兰州理工大学学报. 2016(01)
[6]低比转速离心泵叶片加厚非定常特性分析[J]. 金永鑫,宋文武,符杰,徐耀刚. 热能动力工程. 2016(02)
[7]不同叶轮形式离心泵压力脉动和空化特性试验研究[J]. 姚志峰,陆力,高忠信,邓杰,王福军. 水利学报. 2015(12)
[8]不同压出室下叶轮切割对离心泵性能的影响[J]. 杨从新,富友,强盼,刘洋. 排灌机械工程学报. 2015(09)
[9]不同结构形式对串并联离心泵振动特性的影响[J]. 李跃,施卫东,韩笑笑. 排灌机械工程学报. 2015(09)
[10]非等距叶片微型旋涡泵压力脉动特性研究[J]. 武鹏,张菲茜,吴大转,王乐勤. 工程热物理学报. 2015(04)
博士论文
[1]船用串并联离心泵内部流动机理及振动特性研究[D]. 李跃.江苏大学 2014
硕士论文
[1]基于CFD的低比转速离心泵叶轮切割对其性能影响的研究[D]. 杨登峰.兰州理工大学 2012
本文编号：3576641
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