叶片穿孔对离心泵空化性能的影响研究
发布时间：2022-11-12 12:34
流量小、扬程高是低比转速离心泵特有的优势,被广泛的应用于与流体相关的各个部门中。虽然低比转速离心泵在国民经济中发展中发挥着重要作用,但其效率偏低,而且在实际运行中易发生空化,导致泵的性能下降,甚至会使机组产生振动和噪声,因此研究如何提高低比转速离心泵性能问题具有极高的工程应用价值。以KQW125-315型低比转速离心泵作为本论文的研究对象,在距叶片头部占叶片总长度1/30处设计了10种孔径大小不同的圆柱孔,孔径由1mm变至10mm,孔径变化间隔为1mm。采用试验与数值模拟相结合的方法,研究叶片进口位置穿孔对离心泵性能的影响。具体的研究内容及主要结论如下:（1）设计并搭建离心泵测试试验台,将外特性及空化的实验结果和数值模拟结果作对比,以此验证数值计算时所选的湍流模型及空化模型的合理性。（2）在额定流量、空化初生条件下,对模型样机和所设计的10种方案的低比转速离心泵进行了稳态数值模拟,通过对比模拟结果发现,当穿孔直径为8mm时,扬程、效率均得到明显提高,且可显著提高离心泵的空化性能;叶片背面低压区分布范围、叶轮和蜗壳扩散段中总的旋涡区的分布范围、叶轮和蜗壳内总的湍动能分布范围与叶轮内汽泡分...
【文章页数】：79 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 研究背景及意义
1.2 发生空化及抑制空化研究现状
1.2.1 空化的研究现状
1.2.2 泵系统空化的研究现状
1.2.3 空化抑制方法的研究现状
1.3 研究内容及方法
第2章 离心泵内部空化流动数值计算方法
2.1 流体力学求解方法简介
2.2 清水介质数值计算方法
2.2.1 控制方程
2.2.2 湍流模型
2.2.3 空化模型
2.3 边界条件
2.4 本章小结
第3章 离心泵外特性分析及空化抑制设计方案
3.1 原模型基本参数
3.2 原模型三维造型
3.3 网格划分
3.4 定解条件
3.5 试验及计算结果验证
3.5.1 试验
3.5.2 数值计算湍流模型验证
3.5.3 数值计算空化模型验证
3.6 抑制空化方案设计
3.7 本章小结
第4章 穿孔前后稳态内流场数值分析
4.1 叶片穿孔前后的模拟数据
4.2 不同孔径下压力分布
4.3 不同孔径下流体速度分布
4.4 不同孔径下湍动能分布
4.5 不同孔径下叶轮内汽泡分布
4.6 本章小结
第5章 穿孔前后瞬态内流场数值分析
5.1 瞬态数值模拟设置
5.2 计算结果分析
5.2.1 穿孔前后压力分布
5.2.2 穿孔前后截面迹线分布
5.2.3 穿孔前后泵内湍动能分布
5.2.4 穿孔前后叶轮内汽泡分布
5.2.5 穿孔前后泵扬程脉动时域
5.2.6 压力脉动频域分析
5.3 本章小结
总结和展望
参考文献
致谢
附录A 攻读硕士学位期间取得的科研成果
【参考文献】：
期刊论文
[1]纳秒激光诱导空化空泡的作用特性及影响[J]. 佟艳群,黄建宇,吴笑漪,袁寿其,任旭东. 排灌机械工程学报. 2017(12)
[2]高压喷射喷孔结构参数对空化现象的影响[J]. 王鹏,王忠,瞿磊. 排灌机械工程学报. 2017(12)
[3]基于Rayleigh-Plesset方程的空化模型改进与应用[J]. 洪锋,高振军,袁建平. 农业机械学报. 2018(02)
[4]水力式升船机泄水阀门掺气减蚀措施[J]. 郭超,胡亚安,严秀俊,王蛟,李学义. 水运工程. 2017(09)
[5]固相粒径对深海采矿矿浆泵空化特性影响的规律[J]. 徐海良,徐聪,吴波. 水泵技术. 2017(04)
[6]液力减速器空化前后振动及噪声特性变化机理[J]. 董亮,赵宇琪,肖佳伟,刘厚林. 农业工程学报. 2017(14)
[7]离心泵叶片表面布置障碍物抑制空化的数值模拟与实验[J]. 赵伟国,赵国寿,咸丽霞,韩向东. 农业机械学报. 2017(09)
[8]基于大涡模拟的射流式离心泵射流器内部的流动特性[J]. 李贵东,王洋,杨学明,赵立峰,吴文,胡日新. 排灌机械工程学报. 2017(05)
[9]基于改进Kunz模型的船用离心泵空化特性[J]. 王勇,陈杰,罗凯凯,刘东喜,李雨,严骏. 排灌机械工程学报. 2017(05)
[10]基于多模式超声场作用下的空泡空化机理[J]. 张磊,文青,赵子梦,马海乐,吴冕. 江苏大学学报(自然科学版). 2017(03)
博士论文
[1]离心泵空化及其诱导振动噪声研究[D]. 王勇.江苏大学 2011
硕士论文
[1]基于大涡模拟的通气微气泡与湍流边界层作用机理研究[D]. 郭卫.哈尔滨工业大学 2017
[2]液压新型节流阀抑制空化的效果研究[D]. 陈超.武汉科技大学 2016
[3]高速离心泵流固耦合动力特性的研究[D]. 钱玉琴.江苏大学 2010
[4]环形射流泵产生空化的机理及其改善的研究[D]. 刘晖霞.重庆大学 2007
本文编号：3706377
【文章页数】：79 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 研究背景及意义
1.2 发生空化及抑制空化研究现状
1.2.1 空化的研究现状
1.2.2 泵系统空化的研究现状
1.2.3 空化抑制方法的研究现状
1.3 研究内容及方法
第2章 离心泵内部空化流动数值计算方法
2.1 流体力学求解方法简介
2.2 清水介质数值计算方法
2.2.1 控制方程
2.2.2 湍流模型
2.2.3 空化模型
2.3 边界条件
2.4 本章小结
第3章 离心泵外特性分析及空化抑制设计方案
3.1 原模型基本参数
3.2 原模型三维造型
3.3 网格划分
3.4 定解条件
3.5 试验及计算结果验证
3.5.1 试验
3.5.2 数值计算湍流模型验证
3.5.3 数值计算空化模型验证
3.6 抑制空化方案设计
3.7 本章小结
第4章 穿孔前后稳态内流场数值分析
4.1 叶片穿孔前后的模拟数据
4.2 不同孔径下压力分布
4.3 不同孔径下流体速度分布
4.4 不同孔径下湍动能分布
4.5 不同孔径下叶轮内汽泡分布
4.6 本章小结
第5章 穿孔前后瞬态内流场数值分析
5.1 瞬态数值模拟设置
5.2 计算结果分析
5.2.1 穿孔前后压力分布
5.2.2 穿孔前后截面迹线分布
5.2.3 穿孔前后泵内湍动能分布
5.2.4 穿孔前后叶轮内汽泡分布
5.2.5 穿孔前后泵扬程脉动时域
5.2.6 压力脉动频域分析
5.3 本章小结
总结和展望
参考文献
致谢
附录A 攻读硕士学位期间取得的科研成果
【参考文献】：
期刊论文
[1]纳秒激光诱导空化空泡的作用特性及影响[J]. 佟艳群,黄建宇,吴笑漪,袁寿其,任旭东. 排灌机械工程学报. 2017(12)
[2]高压喷射喷孔结构参数对空化现象的影响[J]. 王鹏,王忠,瞿磊. 排灌机械工程学报. 2017(12)
[3]基于Rayleigh-Plesset方程的空化模型改进与应用[J]. 洪锋,高振军,袁建平. 农业机械学报. 2018(02)
[4]水力式升船机泄水阀门掺气减蚀措施[J]. 郭超,胡亚安,严秀俊,王蛟,李学义. 水运工程. 2017(09)
[5]固相粒径对深海采矿矿浆泵空化特性影响的规律[J]. 徐海良,徐聪,吴波. 水泵技术. 2017(04)
[6]液力减速器空化前后振动及噪声特性变化机理[J]. 董亮,赵宇琪,肖佳伟,刘厚林. 农业工程学报. 2017(14)
[7]离心泵叶片表面布置障碍物抑制空化的数值模拟与实验[J]. 赵伟国,赵国寿,咸丽霞,韩向东. 农业机械学报. 2017(09)
[8]基于大涡模拟的射流式离心泵射流器内部的流动特性[J]. 李贵东,王洋,杨学明,赵立峰,吴文,胡日新. 排灌机械工程学报. 2017(05)
[9]基于改进Kunz模型的船用离心泵空化特性[J]. 王勇,陈杰,罗凯凯,刘东喜,李雨,严骏. 排灌机械工程学报. 2017(05)
[10]基于多模式超声场作用下的空泡空化机理[J]. 张磊,文青,赵子梦,马海乐,吴冕. 江苏大学学报(自然科学版). 2017(03)
博士论文
[1]离心泵空化及其诱导振动噪声研究[D]. 王勇.江苏大学 2011
硕士论文
[1]基于大涡模拟的通气微气泡与湍流边界层作用机理研究[D]. 郭卫.哈尔滨工业大学 2017
[2]液压新型节流阀抑制空化的效果研究[D]. 陈超.武汉科技大学 2016
[3]高速离心泵流固耦合动力特性的研究[D]. 钱玉琴.江苏大学 2010
[4]环形射流泵产生空化的机理及其改善的研究[D]. 刘晖霞.重庆大学 2007
本文编号：3706377
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