基于三维数值模拟的转子泵性能特性研究

发布时间：2017-06-03 05:14

  本文关键词：基于三维数值模拟的转子泵性能特性研究，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：凸轮转子泵属于非接触式容积泵，因其具有体积小、结构简单、重量轻、输送介质粘度范围广等优点，广泛应用于污水处理、造纸与纸浆、食品、车载、采矿及重工业、农业等领域。然而转子泵的泄漏、脉动问题一直阻碍着转子泵的发展和应用。泄漏导致输出流量减小，使得转子泵工作效率降低。流量脉动是产生压力脉动的源头，是引起机械系统压力脉动的根本原因。压力脉动会产生振动和噪声，降低机械系统的性能和稳定性。因此降低流量脉动能够减小振动和噪声，提高机械系统的稳定性。随着市场对转子泵的性能要求逐步提高，为了进一步降低转子泵的脉动和噪声，提高整体机械系统的稳定性，本文以转子泵为研究对象，采用CFD软件对其内部流场进行数值模拟，分析转子泵脉动的成因以及影响因素，并对其进出口进行了优化与改进。本文主要研究内容如下： 1、使用Pro/E三维绘图软件，对转子泵端面型线进行参数化建模，建立不同凸轮转子与泵壳的三维模型，最后生成转子泵的数值计算模型。 2、对转子泵三维模型进行网格划分，应用计算流体动力学理论，在近壁区域采用壁面函数法，对转子附近的流域采用动网格计算方法中的弹簧光顺以及局部重构算法进行求解。得到了转子泵内流场特性以及流量脉动的变化规律。并对不同CFD软件环境下求解转子泵模型问题的优缺点进行探讨。 3、对具有不同转子结构的转子泵模型进行多工况数值求解，分析、对比各自内部流场特性。探讨转子泵几何参数（扭转角、转子叶数、进出口结构、转子间隙）以及压差、转速等对转子泵内部流场和性能特性的影响。 4、选取转子泵输送介质粘度参数作为研究对象，探讨随着转速变化粘度对转子泵效率的影响，为不同粘度下转子泵选型提供参考。
【关键词】：转子泵 扭叶转子 脉动 动网格 涡流 粘度
【学位授予单位】：浙江理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TH326
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-9
• 第一章 绪论9-17
• 1.1 课题研究背景9
• 1.2 国内外研究现状及发展趋势9-15
• 1.2.1 转子泵理论方面研究现状10-12
• 1.2.2 转子泵实验方面研究现状12-13
• 1.2.3 转子泵数值模拟方面研究现状13-15
• 1.3 研究内容和结构15-16
• 1.3.1 主要研究内容15-16
• 1.3.2 论文结构16
• 1.4 本章小结16-17
• 第二章 数值计算的理论及模型建立17-28
• 2.1 湍流模型17
• 2.2 动网格模型17-19
• 2.2.1 动网格理论基础17-18
• 2.2.2 动网格模型算法18-19
• 2.3 计算模型的建立19-22
• 2.3.1 转子端面型线的建立19-21
• 2.3.2 三维模型的建立21-22
• 2.4 计算域网格划分22-27
• 2.4.1 转子泵网格划分22-26
• 2.4.2 边界条件以及动网格设置26-27
• 2.5 本章小结27-28
• 第三章 扭转角对转子泵性能的影响28-47
• 3.1 直叶转子数值模拟28-34
• 3.1.1 压力分布28-29
• 3.1.2 不同压差下的速度分布29-33
• 3.1.3 不同压差下的流线分布33-34
• 3.2 扭叶转子数值模拟34-37
• 3.2.1 速度分布35-37
• 3.2.2 流线分布37
• 3.3 扭叶转子泵与直叶转子泵对比37-43
• 3.3.1 扭转角对容积效率以及脉动的影响38-39
• 3.3.2 扭转角对内部流动的影响39-41
• 3.3.3 扭转角对转子载荷的影响41-43
• 3.4 喷射结构对转子泵性能的影响43-46
• 3.4.1 喷射结构对入口流场的影响43-45
• 3.4.2 喷射结构对出口流量的影响45-46
• 3.5 本章小结46-47
• 第四章 转子叶数对转子泵性能的影响47-51
• 4.1 转子叶数对流量脉动的影响47
• 4.2 转子叶数对容积效率的影响47-50
• 4.2.1 不同转速下流量特性48
• 4.2.2 不同间隙下流量特性48-49
• 4.2.3 不同压差下流量特性49-50
• 4.3 本章小结50-51
• 第五章 流体介质对转子泵性能的影响51-55
• 5.1 粘度对容积效率的影响51-52
• 5.1.1 容积效率的计算51
• 5.1.2 结果与分析51-52
• 5.2 转速对容积效率的影响52-53
• 5.3 粘度对总效率的影响53-54
• 5.3.1 总效率的计算公式53
• 5.3.2 结果与分析53-54
• 5.5 本章小结54-55
• 第六章 总结与展望55-57
• 参考文献57-62
• 致谢62-63
• 攻读硕士学位期间的研究成果63

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

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本文编号：417356