进口管壁面轴向开槽对轴流泵驼峰的改善研究

发布时间：2023-04-27 22:50

　　驼峰特性是抑制轴流泵稳定运行的主要因素,驼峰特性的具体表现为当轴流泵运行到小流量工况下时,轴流泵扬程下降明显,在这之前,轴流泵振动、噪音以及泵内部的空化已经发生,严重影响泵组的安全运行。通过数值模拟方法对轴流泵驼峰现象和内部波动流动特性进行了深入的研讨,分析在小流量工况下导致轴流泵性能下降的内部流动特性。与此同时,针对偏工况下的驼峰现象,以及泵内部的脱流,旋涡以及压力脉动等不稳定特性提出了相对应的改良方法,本文具体结论如下:当泵偏离设计工况点运行时,由于叶轮进口冲角增大,导致叶轮通道内产生脱流、旋涡等紊乱流动现象,降低泵的水力性能。本文采用流体力学分析方法对轴流泵内部流场进行了研究,结果表明:泵在偏离设计工况点进入小流量工况运行时,存在明显的驼峰区域,轴流泵的扬程曲线和效率曲线出现明显下降趋势。在临界失速工况下,叶片进口吸力面靠近轮缘处及叶片出口靠近轮毂处均出现了脱流;在深度失速工况下,脱流发展剧烈,并与来流共同作用形成稳定的涡旋结构,阻塞整个流道。为了减小轴流泵失速工况下叶片进口预旋引起的冲角变大,提高小流量工况下的扬程,本文应用了一种轴流泵进口开槽技术,即在轴流泵进口壁面一周沿轴向...

【文章页数】：70 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
    1.1 研究背景、目的及意义
    1.2 国内外研究历史与进展
        1.2.1 驼峰现象
        1.2.2 实验研究
        1.2.3 数值模拟研究
        1.2.4 流动控制技术在叶片泵中的应用
    1.3 研究问题的提出
    1.4 论文主要研究内容
2 三维湍流数值模拟方法
    2.1 计算流体动力学计算工具简介
    2.2 湍流的数值模拟方法
    2.3 流体动力学控制方程
    2.4 控制方程的离散方法
    2.5 本章小结
3 小流量工况下轴流泵内部流动特性研究
    3.1 引言
    3.2 轴流泵水力性能分析
        3.2.1 几何模型
        3.2.2 计算模型
            a.网格划分
            b.计算方法
            c.网格误差估计
        3.2.3 叶片泵外特性计算方法
        3.2.4 速度三角形
        3.2.5 性能对比分析
    3.3 轴流泵内部特性分析
        3.3.1 失速工况下的流动特征
        3.3.2 轴流泵内部流态分析
        3.3.3 叶轮进出口流态分析
        3.3.4 叶顶泄漏流与叶顶泄漏涡形成分析
        3.3.5 驼峰区形成机理探讨
    3.4 本章小结
4 轴流泵性能改善研究
    4.1 引言
    4.2 进口开槽技术对轴流泵驼峰现象的改善研究
        4.2.1 计算模型的建立
        4.2.2 不同槽深度对轴流泵驼峰特性的改善研究
            a.外特性分析
            b.内部流场分析
            c.压力脉动分析
    4.3 不同槽参数对轴流泵驼峰特性的影响
        4.3.1 建立模型
        4.3.2 外特性研究
        4.3.3 叶片表面压力分布
        4.3.4 涡量分析
            a.涡量的定义
            b.涡量云图分析
        4.3.5 叶片表面压力对比分析
        4.3.6 轴流泵进口速度分布
    4.4 本章小结
5 总结与展望
    5.1 本文的工作总结
    5.2 研究展望
致谢
参考文献
附录



本文编号：3803223