旋喷泵内部流场数值分析及其集流管的设计

发布时间：2023-04-08 02:59

　　旋转喷射泵(简称旋喷泵)是一种基于新的理论研制的小流量、高扬程特低比转数的离心式泵,其过流部件和结构与普通离心泵及高速泵不同,它比一般的同比转数的离心泵效率要高10-20%左右,比转数一般在5-30的范围内,主要在石油化工、冶金、造纸、食品等行业应用比较广泛。由于我国对旋喷泵的研究起步较晚,并且研究不够深入全面,特别是对集流管以及转子腔内部的流动状况研究更是一个空白。基于旋转泵自身的特点和优点,尤其是集流管做为旋喷泵的重要过流部件,集流管设计的好坏直接影响到旋喷泵的效率,因此,研究旋喷泵内部流动规律和设计方法具有重大的理论价值和良好的应用前景。 本课题利用CFD模拟软件,采用标准k-ε方程模型和SIMPLEC算法,对XP300-3型旋喷泵进行了内部流场的全流道数值模拟,对集流管管型、集流管个数及集流管内、外液体流动规律进行了重点研究分析,针对旋喷泵研究得到的主要结论如下： 1)通过对旋喷泵转子腔、集流管内液体流动规律的数值研究,并且对不同轴向截面、不同周向截面进行分析计算,同时对比分析流场内部的速度场、压力场和湍动能的各种模型的优劣,得出集流管外型的改型及集流管个数对水力性能有较大的的...

【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 引言
    1.2 旋喷泵的应用领域
    1.3 旋喷泵国内外发展动态
        1.3.1 国外发展现状
        1.3.2 国内的发展现状
    1.4 叶轮的发展现状
    1.5 转子腔与集流管的发展现状
    1.6 本文的研究工作
第2章 工作原理及设计方法
    2.1 工作原理、特点及应用
        2.1.1 旋喷泵的工作原理
        2.1.2 旋喷泵的主要特点
    2.2 集流管设计方法
        2.2.1 集流管的进口直径d1

        2.2.2 集流管出口直径d₃和集流管的扩散段长度L
        2.2.3 集流管的最佳扩散角α
第3章 CFD计算方法综述
    3.1 三维流动基本方程及湍流模型
        3.1.1 基本方程
        3.1.2 湍流模型
    3.2 k-ε双方程湍流模型
        3.2.1 标准k-ε模型
        3.2.2 RNG k-ε模型
        3.2.3 Realizable k-ε模型
        3.2.4 使用k-ε模型时近壁区的计算问题
    3.3 贴体坐标变换
        3.3.1 贴体坐标系
        3.3.2 控制方程的变换
    3.4 方程离散化
    3.5 代数方程的求解
    3.6 SIMPLE算法
    3.7 压力修正算法
第4章 旋喷泵模型设计及其全流场数值模拟
    4.1 实体模型的建立及网格划分
        4.1.1 计算方案和计算区域的确定
        4.1.2 选用模型的设计
    4.2 旋喷泵内部全流场模型研究
    4.3 流场计算
        4.3.1 导入并检查网格
        4.3.2 求解器与计算模型设置
        4.3.3 边界条件定义
        4.3.4 设置检测器与计算
    4.4 计算结果与分析
        4.4.1 全流场数值模拟结果分析
        4.4.2 速度、压力及湍动能分布
第5章 集流管的主要研究
    5.1 模型的设计
        5.1.1 外部翼型设计
        5.1.2 设计模型
    5.2 网格划分
    5.3 计算结果及分析
        5.3.1 集流管单、双管对内部影响分析
        5.3.2 集流管管型的模拟分析
        5.3.3 集流管进口形状的影响
        5.3.4 集流管喉部截面积变化影响
    5.4 模型结果分析
        5.4.1 集流管静压流场分布比较
        5.4.2 模拟结果比较
    5.5 小结
结论
参考文献
致谢
附录A 攻读学位期间所发表的学术论文目录



本文编号：3785867

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