仿生凹坑叶轮减阻及离心泵组动力学特性研究

发布时间：2024-10-23 08:11

　　随着对通用水利机械的能源消耗和振动噪声要求的不断提高,离心泵的节能增效和减振降噪面临巨大挑战。传统改形方法对于离心泵的性能提升效果有限,而且加工成本很高。仿生非光滑表面减阻作为一种新型、易于操作和实现的方法,通过对壁面边界层的控制实现节能减阻,已经应用在许多领域并取得较好的效果。本文将仿生非光滑理论应用于一台单级离心泵,进行仿生减阻探索研究,主要研究内容如下:对含有凹坑平板阻力系数进行数值计算,并与理论值进行了对比,验证了数值计算方法的有效性和准确性;在此基础上,通过分析离心泵光滑叶轮内部的流场特性,并充分考虑离心泵的工作原理和结构特征,基于仿生学设计准则对离心泵叶片表面进行非光滑单元的参数化设计,确定了叶轮表面非光滑单元为半球型凹坑阵列,且均匀布置在叶轮叶片出口处。将凹坑阵列的轴向间距和径向间距作为主要的研究参数,采用三维全流场数值模型计算叶轮压力面含凹坑的离心泵性能变化;对比分析了不同参数下,凹坑区域附近的流场变化特征、叶轮减阻特性和受力变化;并在叶轮和蜗壳区域内设置了压力脉动监测点,分析了非光滑单元设计参数对叶轮主要特征频率压力脉动幅值的影响规律。计算分析了在叶片吸力面布置凹坑单元...

【文章页数】：78 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

第1章绪论能够减小湍流边界层流动阻力。北京航空航天大学杨弘伟和高歌[30]对飞机翼型表面布置凹坑结构，并且与光滑表面翼型所受空气阻力对比，得出微小凹坑结构能够起到类似滚动轴承的作用，使得翼型所受阻力明显降低。张成春[31]对旋成体非光滑表面流场控制减阻进行了研究，相关试验和....

图1.2第二涡群论示意图出高度”论[36]基于粘性剪切应力，认为纵向流的壁面附近流体速度较小的流体受表面沟槽的作用，使得法向速度梯度较低，如图1.3所示。的高度被增加，相当于增加粘性底层的厚度，由于流体直接作用于壁，因而更有利于实现流动减阻。图1.3突出高度论示意图生....

哈尔滨工程大学硕士学位论文而使得壁面阻力得到降低。而且相关试验[35]已经证实了二次论示意如图1.2所示。图1.2第二涡群论示意图度”论[36]基于粘性剪切应力，认为纵向流的壁面附近流体速度流体受表面沟槽的作用，使得法向速度梯度较低，如图1.3所高度被增加，相当于增加....

论计算只能适用于比较简单的流体运并且精度较高的解析解；实验方法虽然本较高。而利用计算机进行数值仿真模能有较为准确的模拟，并且进行重复性对于流体力学的研究，通常先采用数值证推断，从而得出更加有说服力的结果凹坑面平板以及仿生凹坑叶轮的减阻计划分方法进行凹坑面平板减阻计算，需要对凹坑面....

本文编号：4008135