离心泵动静叶栅内流模拟及优化分析

发布时间：2017-05-19 11:00

  本文关键词：离心泵动静叶栅内流模拟及优化分析，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：叶轮机械在国民经济各部门中占有非常重要的地位,在工业、农业、国防各部门中获得广泛的应用,叶轮机械内部流道形状复杂,其内部流动常常伴随着分离流动、旋转失速等三维非定常现象,特别是叶轮机械的旋转部件和静止部件之间相互干涉耦合,使得内部流动更为复杂。本文所研究的模型离心泵作为叶轮机械的一种,其内部的动静叶相互干涉耦合效应更为显著,并且这种耦合现象也常见于汽轮机中,所以明晰模型离心泵内部流场特性以及其“动静耦合”现象对流场分布的影响尤为重要。本论文首先对离心泵相关理论进行研究,然后进行数值模拟分析建模,在模型离心泵稳态流场的基础上,进行了非稳态分析,以更精确的确定模型离心泵整个流场的分布及“动静耦合”对于离心泵内流场的分布影响,最后提出离心泵模型流场优化方案,并进行数值模拟实验分析,主要内容如下:1、本论文对离心泵的基本理论进行了介绍,后对其内部流动进行了详细地分析,阐述了离心泵内部的非定常流动现象。介绍了时均雷诺方程应用于离心泵模拟中的理论基础,及本文数值模拟数学模型的选定。2、本论文在明确模型离心泵基本组成尺寸及工作原理的基础上,针对本文研究对象的实际工况以及设计参数,制订了相应的数值模拟实验方案,进行几何模型的建立及计算网格的划分,随后进行了网格的无关性验证,最终给出了额定工况下稳态流场的分析。3、在稳态流场的分析基础上,进行了模型离心泵的非稳态研究。研究动静叶相对位置的不同,对于模型离心泵全流场分布的影响。分析非稳态时额定工况下,同一时刻模型离心泵流场自后盘向前盘的整体分布;分析不同时刻动静叶相对位置不同时对于模型离心泵整体流场分布影响,同时通过与相同的离心泵的PIV实验对比,验证了模拟的准确性。最后研究了非稳态状况不同流量工况下的模型的内流场的分布以及“动静耦合”对于不同工况下的流场的影响。4、最后在内流场数值模分析研究以及离心泵内流理论的基础之上,对动叶轮叶片及静叶轮叶片的出口角度进行了优化研究,综合分析离心泵的效率及流场分布的均匀性,确定了离心泵模型的优化方案,为优化离心泵模型提供较为合理的参考。
【关键词】：模型离心泵 数值模拟 流场分析 动静耦合 结构优化
【学位授予单位】：中国矿业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TH311
【目录】：

• 致谢4-5
• 摘要5-6
• Abstract6-17
• 变量注释表17-18
• 1 绪论18-28
• 1.1 背景18-19
• 1.2 离心泵内流数值模拟国内外研究进展19-25
• 1.3 离心泵动静干涉湍流非定常流场研究现状25-26
• 1.4 本文研究的主要内容26-28
• 2 离心泵叶轮的基本理论28-42
• 2.1 离心泵内部流体运动的相关概念28-29
• 2.2 离心泵理论基础29-32
• 2.3 离心泵内部的流动32-35
• 2.4 三维湍流模型及在离心泵中的应用35-41
• 2.5 本章小结41-42
• 3 离心泵叶轮内流场数值模拟建模及分析42-55
• 3.1 研究对象42-43
• 3.2 数值计算数学模型43-44
• 3.3 计算模型与网格划分44-48
• 3.4 FLUENT稳态流场的边界条件和求解方法设定48-50
• 3.5 计算网格的无关性验证50-51
• 3.6 模型离心泵额定工况稳态计算结果分析51-54
• 3.7 本章小结54-55
• 4 离心泵非稳态模拟内流分析研究55-73
• 4.1 滑移网格技术55-56
• 4.2 非稳态求解设置56-57
• 4.3 额定工况下非稳态内流场数值模拟及对比分析57-67
• 4.4 不同工况下非稳态内流场数值模拟及对比分析67-71
• 4.5 本章小结71-73
• 5 模型离心泵变角度流场优化分析73-85
• 5.1 离心泵结构优化引论73-74
• 5.2 离心泵动叶轮叶片出.角的结构优化74-79
• 5.3 离心泵扩压器静叶轮叶片出.角的结构优化79-84
• 5.4 本章小结84-85
• 6 结论与展望85-87
• 6.1 结论85-86
• 6.2 展望86-87
• 参考文献87-93
• 作者简历93-95
• 学位论文数据集95

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前8条

1 张莉,陈汉平,徐忠;离心压缩机叶轮内部流场的准三元迭代数值分析[J];风机技术;2000年05期

2 黄建德;开式和闭式离心泵进口回流的研究[J];工程热物理学报;1997年01期

3 耿少娟;聂超群;黄伟光;冯涛;刘克;;不同叶轮形式下离心泵整机非定常流场的数值研究[J];机械工程学报;2006年05期

4 朱士灿;离心式水泵叶轮三元流场计算[J];流体工程;1989年06期

5 阎超;流体机械内部流动数值计算方法的新进展（二）[J];流体机械;1994年09期

6 黄建德;离心泵进口回流的发生机理及预估[J];上海交通大学学报;1998年07期

7 席光,党政,王尚锦;离心式动/静相干叶排内部非定常流动的数值计算[J];西安交通大学学报;2002年01期

8 王军,王建峰,唐狄毅;对转式轴流风机内流的数值模拟[J];西北工业大学学报;2000年04期

中国博士学位论文全文数据库 前1条

1 袁建平;离心泵多设计方案下内流PIV测试及其非定常全流场数值模拟[D];江苏大学;2008年

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本文编号：378480