CZ系列卧式离心泵叶轮叶片型线优化

发布时间：2017-06-09 14:11

  本文关键词：CZ系列卧式离心泵叶轮叶片型线优化，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：泵是一种与人类的生产生活密不可分的流体机械。泵的使用量十分巨大,是仅次于电机的应用最广的通用机械。泵分为很多种类,其中离心泵所占的比重最大。目前国内离心泵产品的效率与国外相比存在着一定差距。离心泵效率的提高对提高生产效率、节能减排有着非常大的意义。离心泵属于叶片式泵,主要由叶轮和泵体组成。其中叶轮是影响泵效率的最重要的部件,设计具有高效水力模型的叶轮是提高离心泵效率的关键。本文针对CZ系列卧式离心泵的叶轮叶片型线进行优化,以提高泵的效率。本课题以CZ50-315型离心泵作为研究对象,完成叶轮叶片型线的优化,由于CZ系列卧式离心泵的叶轮叶片型线具有相似性,研究结果同样可应用于其他型号的泵。根据CZ50-315型离心泵的额定工况参数,对离心泵叶轮实施参数化设计。根据优化后的参数利用Solid Works完成离心泵的三维建模。利用Solid Works中的流场仿真插件Flow Simulation对离心泵装配体三维模型进行流场分析,得到泵内流场仿真压力分布切面图、速度分布切面图和仿真数据。通过观察流场压力、速度分布图,并分析仿真数据,发现离心泵叶轮叶片处流体的流动发生边界层分离,导致泵出口扩散管内产生涡旋、回流等现象。因此,本文利用边界层分离理论为优化方法,在不改变叶轮外径等主要参数的情况下,根据设计叶轮所得参数计算边界层无分离叶片型线的速度系数vK,即可求出边界层无分离的叶片型线参数方程的具体表达式。根据无分离型线的表达式绘制出优化后的叶片剪裁图,并结合叶轮的主要参数对优化后叶轮按照之前的步骤进行三维建模和流场仿真。将叶轮优化后的离心泵流场仿真结果与原型泵的流场仿真结果进行对比。经过叶轮优化后离心泵内流场没有出现涡旋、回流等现象,能量损失减小,在同等的工况下,效率有了明显的提高,体现出了优化的效果。
【关键词】：离心泵 叶轮设计 三维建模 流场仿真 叶片型线优化 边界层分离
【学位授予单位】：大连工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TH311
【目录】：

• 摘要3-4
• Abstract4-8
• 第一章 绪论8-13
• 1.1 研究背景及意义8-9
• 1.2 国内外研究现状及发展趋势9-11
• 1.3 本文所做的主要工作11-13
• 第二章 CZ系列卧式离心泵水力设计与三维建模13-36
• 2.1 CZ系列卧式离心泵的结构组成和工作原理13-14
• 2.2 CZ系列卧式离心泵参数化设计14-24
• 2.2.1 离心泵的基本参数和结构方案的确定16-18
• 2.2.2 叶轮的参数化设计18-22
• 2.2.3 叶轮轴面投影图的绘制22-23
• 2.2.4 轴面流线的绘制23-24
• 2.2.5 叶片型线微分方程24
• 2.3 叶片绘型24-27
• 2.4 离心泵三维建模27-36
• 2.4.1 叶轮三维建模28-33
• 2.4.2 泵体三维建模33-35
• 2.4.3 三维虚拟装配35-36
• 第三章 基于SOLIDWORKS FLOW SIMULATION的离心泵流场仿真36-51
• 3.1 Solid Works flow simulation简介36-37
• 3.2 CZ系列卧式离心泵流场仿真步骤37-44
• 3.2.1 创建封盖和三维模型检查37-38
• 3.2.2 使用向导创建Flow Simulation项目38-41
• 3.2.3 设置边界条件和目标41-44
• 3.3 流场仿真结果与分析44-51
• 3.3.1 流场仿真数据44-46
• 3.3.2 压力分布46-48
• 3.3.4 速度分布48-51
• 第四章 基于边界层分离理论的叶轮叶片型线方程51-58
• 4.1 边界层简介51-52
• 4.2 叶轮叶片边界层方程及边界条件52-54
• 4.2.1 叶片表面边界条件和离心系数53-54
• 4.2.2 外边界上的边界条件54
• 4.3 叶轮叶片边界层动量积分及其解54-55
• 4.4 边界层分离条件的确定55-56
• 4.5 叶片型线参数方程56-57
• 4.6 速度系数与理论扬程57-58
• 第五章 CZ系列卧式离心泵叶轮叶片型线优化实例58-71
• 5.1 优化实例参数58
• 5.2 计算边界层无分离的速度系数vK58-62
• 5.2.1 计算边界层厚度58-61
• 5.2.2 验算边界层分离61
• 5.2.3 离心泵理论扬程的验算61-62
• 5.3 绘制边界层无分离叶片型线62-63
• 5.4 优化后离心泵流场分析63-69
• 5.4.1 流场仿真数据64-65
• 5.4.2 压力分布65-67
• 5.4.3 速度分布67-69
• 5.5 优化前后离心泵性能对比69-71
• 第六章 结论与展望71-72
• 6.1 结论71
• 6.2 展望71-72
• 参考文献72-75
• 致谢75

【相似文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 张建华;关于一种节能推进装置——固定叶轮的研究[J];中国造船;1988年04期

2 白云富,孙二考;副叶轮密封典型结构及设计分析[J];流体工程;1990年08期

3 叶世俭;;各种结构叶片—叶轮系统振动特性研究[J];热力发电;1990年05期

4 李裕文;彭忠泽;;磨损变形叶轮的安全性评估与恢复[J];电力技术;1991年06期

5 刘甲凡;离心泵副叶轮密封的计算和结构参数的选择[J];水泵技术;1996年03期

6 许昭仁;吴安;王以华;;叶轮精密模锻[J];上海机械;1980年09期

7 许鹤年;432叶片事故分析及改进[J];汽轮机技术;1991年02期

8 袁海宇,钱坤喜;人工心脏叶轮血泵流线型叶片 CAD 与 CAM[J];江苏理工大学学报;1998年03期

9 栾振涛,董大勇,王效岳;利用陀螺原理加工叶轮减少不平衡量[J];制造技术与机床;2001年09期

10 刘运晶;;修锉叶轮叶片背角探索与分析[J];通用机械;2008年08期

中国重要会议论文全文数据库 前7条

1 辛合雷;程崇胜;;叶轮切割在给水泵节能改造中的应用[A];第十届中国科协年会环境保护与生态文明建设论坛论文集[C];2008年

2 范绍锦;;浅析φ600循环器叶轮[A];中国造纸学会第八届学术年会论文集（下）[C];1997年

3 任向东;;叶轮逆向检测技术[A];面向航空试验测试技术——2013年航空试验测试技术峰会暨学术交流会论文集[C];2013年

4 张世伟;刘剑锋;高鑫;;几种抗磨材质叶轮在东雷抽黄H_4型大泵上的应用[A];水轮机抗磨蚀技术研讨会论文集[C];2006年

5 贾存功;;静叶可调轴流式风机改变频后叶轮叶片断裂的原因浅析[A];全国火电300MW级机组能效对标及竞赛第四十二届年会论文集[C];2013年

6 黄河;;FGD浆液循环泵叶轮叶片断裂原因分析及防范措施[A];全国火电大机组（600MW级）竞赛第十二届年会论文集（上册）[C];2008年

7 陈磊;孙炯明;宋洪海;;某空压机一级叶轮叶片断裂原因分析[A];2011年全国失效分析学术会议论文集[C];2011年

中国重要报纸全文数据库 前3条

1 泗水县农机局 杨玉栋 安辉东;抽水机抽水不良巧排除[N];山东科技报;2009年

2 记者 王菲;抽水机抽水不良须调修[N];新疆科技报(汉);2010年

3 东方;大型充气机械搅拌式浮选机[N];中国有色金属报;2005年

中国硕士学位论文全文数据库 前10条

1 郭然;闭式叶轮定轴插铣粗加工方法的研究[D];大连理工大学;2015年

2 曾凡;基于模糊理论的再制造叶轮服役安全评定方法研究[D];重庆大学;2016年

3 石龙飞;激光近净成形金属三元叶轮叶片实验研究[D];大连理工大学;2016年

4 高禹;CZ系列卧式离心泵叶轮叶片型线优化[D];大连工业大学;2016年

5 王好强;不锈钢叶轮热处理变形的计算机模拟[D];沈阳工业大学;2016年

6 袁海峰;叶轮叶片振动模态分析与实验研究[D];武汉理工大学;2010年

7 饶树林;大型压缩机叶轮和轴过盈配合无损拆解的研究[D];合肥工业大学;2014年

8 李荣朋;铸造马氏体沉淀硬化不锈钢叶轮材料及工艺的研究[D];沈阳工业大学;2006年

9 刘少东;轴向漩涡流动的理论分析[D];西华大学;2009年

10 别明智;矿用碳纤维复合PA6叶轮的研制[D];重庆理工大学;2014年

  本文关键词：CZ系列卧式离心泵叶轮叶片型线优化，由笔耕文化传播整理发布。

，

本文编号：435689