600GS22单级双吸离心泵参数化建模及性能分析
发布时间：2023-12-02 19:53
泵是一种通用机械,通常有液体流动的地方几乎都有泵在工作,它对国家经济的发展有着重要的影响。目前国内离心泵设计主要基于CAD绘图和传统的二维水力设计方法,这种传统设计方式设计周期长且依赖于设计人员的经验,己不能适应当前的自动化制造技术和泵设计。参数化三维建模方法是CAD技术不断发展和适应产业发展要求的重要技术,其具有高效、实用的特点。本文通过参数化建模方法建立了离心泵三维实体模型,再通过布尔运算得到了内部流道模型,运用ANSYS进行内部流道数值模拟分析和转子模态分析,通过分析结果反馈设计,降低了开发成本,提高了设计效率。因此,从缩短泵产品设计周期和提高工作效率的角度出发,本研究具有非常重要的研究意义和实用价值。本文的主要研究工作如下:(1)用手工建模的方法建立了一个离心泵壳体模板,壳体模板的设计与建立不采用标注出截面上各点坐标的方法,而是利用尺寸约束和几何约束实现对几何图形的全约束。将壳体模板中的主要尺寸壁厚作为变量来驱动壳体参数化造型模块的运行,最终实现了壳体的三维参数化造型设计。本文通过方程式快速修改壳体壁厚,并通过ANSYS Workbench进行有限元分析选择最合适的壳体壁厚。(...
【文章页数】：83 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 离心泵的工作原理
1.3 研究现状
1.3.1 泵CAD研究现状
1.3.2 泵CFD研究现状
1.3.3 流固耦合研究现状
1.3.4 泵转子的研究现状
1.4 本文的主要研究内容
第2章 离心泵壳体的参数化建模及强度分析
2.1 离心泵压水室的功用和类型
2.1.1 离心泵压水室的功用
2.1.2 离心泵压水室的类型
2.2 压水室实体建模
2.3 离心泵吸水室的功用和类型
2.3.1 离心泵吸水室的功用
2.3.2 离心泵吸水室的类型
2.4 吸水室实体建模
2.5 其它部分的建模
2.6 离心泵壳体厚度的参数化建模
2.7 壳体强度分析
2.7.1 壳体有限元模型的建立
2.7.2 施加载荷与约束条件
2.7.3 计算结果分析
2.8 本章小结
第3章 离心泵叶轮的参数化建模
3.1 叶轮的功用和分类
3.2 软件开发工具
3.2.1 二次开发接口SolidWorks API
3.2.2 编程语言C
3.2.3 数据库Microsoft Office Access
3.2.4 编程工具Microsoft Visual Studio
3.3 单级双吸离心泵叶轮的参数化建模
3.3.1 叶轮建模方案
3.3.2 叶片建模
3.3.3 前、后盖板建模
3.4 叶轮参数化建模程序设计
3.4.1 系统结构
3.4.2 主要代码
3.4.3 程序界面
3.5 叶轮参数化建模实例
3.6 本章小结
第4章 离心泵内部流场数值模拟
4.1 计算流体动力学的原理
4.2 数值模拟计算模型
4.2.1 流道模型的建立
4.2.2 流道模型的装配
4.3 流道的网格划分
4.4 流体流动的控制方程
4.4.1 质量守恒方程
4.4.2 动量守恒方程
4.5 湍流模型
4.6 边界条件
4.6.1 入口边界
4.6.2 出口边界
4.6.3 壁面边界
4.6.4 域交界面
4.7 数值计算过程
4.8 模拟结果及分析
4.8.1 残差收敛曲线
4.8.2 压力场分析
4.8.3 速度场分析
4.9 本章小结
第5章 离心泵转子的模态分析
5.1 模态分析基础
5.1.1 模态分析原理
5.1.2 模态分析过程
5.2 转子模型的建立
5.3 无预应力的转子模态分析
5.3.1 求解设置
5.3.2 求解结果
5.4 有预应力的转子模态分析
5.4.1 考虑离心力的转子模态分析
5.4.2 考虑流固耦合作用力的转子模态分析
5.4.3 考虑离心力和流固耦合作用力的转子模态分析
5.5 不同情况下转子的模态分析结果对比
5.5.1 固有频率对比
5.5.2 振幅对比
5.6 本章小结
第6章 总结和展望
6.1 总结
6.2 展望
附录
参考文献
致谢
攻读学位期间发表的学术成果
学位论文评阅及答辩情况表
本文编号：3870229
【文章页数】：83 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 离心泵的工作原理
1.3 研究现状
1.3.1 泵CAD研究现状
1.3.2 泵CFD研究现状
1.3.3 流固耦合研究现状
1.3.4 泵转子的研究现状
1.4 本文的主要研究内容
第2章 离心泵壳体的参数化建模及强度分析
2.1 离心泵压水室的功用和类型
2.1.1 离心泵压水室的功用
2.1.2 离心泵压水室的类型
2.2 压水室实体建模
2.3 离心泵吸水室的功用和类型
2.3.1 离心泵吸水室的功用
2.3.2 离心泵吸水室的类型
2.4 吸水室实体建模
2.5 其它部分的建模
2.6 离心泵壳体厚度的参数化建模
2.7 壳体强度分析
2.7.1 壳体有限元模型的建立
2.7.2 施加载荷与约束条件
2.7.3 计算结果分析
2.8 本章小结
第3章 离心泵叶轮的参数化建模
3.1 叶轮的功用和分类
3.2 软件开发工具
3.2.1 二次开发接口SolidWorks API
3.2.2 编程语言C
3.2.3 数据库Microsoft Office Access
3.2.4 编程工具Microsoft Visual Studio
3.3 单级双吸离心泵叶轮的参数化建模
3.3.1 叶轮建模方案
3.3.2 叶片建模
3.3.3 前、后盖板建模
3.4 叶轮参数化建模程序设计
3.4.1 系统结构
3.4.2 主要代码
3.4.3 程序界面
3.5 叶轮参数化建模实例
3.6 本章小结
第4章 离心泵内部流场数值模拟
4.1 计算流体动力学的原理
4.2 数值模拟计算模型
4.2.1 流道模型的建立
4.2.2 流道模型的装配
4.3 流道的网格划分
4.4 流体流动的控制方程
4.4.1 质量守恒方程
4.4.2 动量守恒方程
4.5 湍流模型
4.6 边界条件
4.6.1 入口边界
4.6.2 出口边界
4.6.3 壁面边界
4.6.4 域交界面
4.7 数值计算过程
4.8 模拟结果及分析
4.8.1 残差收敛曲线
4.8.2 压力场分析
4.8.3 速度场分析
4.9 本章小结
第5章 离心泵转子的模态分析
5.1 模态分析基础
5.1.1 模态分析原理
5.1.2 模态分析过程
5.2 转子模型的建立
5.3 无预应力的转子模态分析
5.3.1 求解设置
5.3.2 求解结果
5.4 有预应力的转子模态分析
5.4.1 考虑离心力的转子模态分析
5.4.2 考虑流固耦合作用力的转子模态分析
5.4.3 考虑离心力和流固耦合作用力的转子模态分析
5.5 不同情况下转子的模态分析结果对比
5.5.1 固有频率对比
5.5.2 振幅对比
5.6 本章小结
第6章 总结和展望
6.1 总结
6.2 展望
附录
参考文献
致谢
攻读学位期间发表的学术成果
学位论文评阅及答辩情况表
本文编号：3870229
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