大型绞吸泵的结构设计及流态分析

发布时间：2017-10-26 19:25

  本文关键词：大型绞吸泵的结构设计及流态分析

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【摘要】：绞吸泵作为绞吸式疏浚船的核心部件，其质量好坏直接影响疏浚作业的效率和使用寿命。目前因为港口建设、内河道维护以及浅海作业等工程的不断开展以及作业成本的不断提高，如何设计高效、大功率的疏浚船成为各个疏浚船制造商竞相追逐的一个目标。 为使合作单位生产的工程船能够在浅海进行高效的作业，，对工作的核心部件——大型绞吸泵从设计和仿真分析上着手进行研究。在设计上：结合普通水泵的设计方法和泥沙沉降理论，确定了叶轮和压水室的结构和形式并利用建模软件UG进行三维建模。在分析上：采用流体分析软件Fluent中的Euler二相流模型在非定常条件下，从以下四个方面进行数值模拟：1、叶片数量和形状；2、工作流量；3、固体颗粒浓度；4、工作角度。 在叶片数量和形状上主要是通过比较叶片工作面为Bezier曲线和分段圆弧，以及叶片数量和分流叶片对泵内部的流场分布的影响；在流量上比较了基于设计流量Q，泵在不同流量点下的流场分布；在浓度上，分析了所设计的泵所能输送物质中固体颗粒的最大浓度含量；在工作角度上，模拟绞吸泵在疏浚船实际的工作位置，根据流场分布确定最佳工作角度的范围。 通过对泵内部的速度场和压力场进行仿真分析之后最终确定了泵的最佳结构和工况条件：泵的压水室采用螺旋式压水室，叶轮为闭式叶轮，叶片的分布为4片主叶片加4片分流叶片；泵的最佳工作流量范围为08Q~1.2Q，最佳工作角度为30°~60°，最大固体颗粒浓度为30%。
【关键词】：大型绞吸泵 结构设计 数值模拟 流场分析
【学位授予单位】：浙江海洋学院
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TH38
【目录】：

• 摘要8-9
• Abstract9-13
• 第一章 绪论13-22
• 1.1 研究背景及意义13-14
• 1.2 固液两相下绞吸泵的研究进展14-20
• 1.2.1 设计方法与理论研究14-15
• 1.2.2 叶轮结构及流场分析15-17
• 1.2.3 整体及相关研究17-20
• 1.3 本文的主要研究内容20-22
• 第二章 绞吸泵的研究概述22-36
• 2.1 叶轮的研究22-28
• 2.1.1 叶轮的分类22-23
• 2.1.2 叶片的分类23-25
• 2.1.3 叶片参数的研究25-28
• 2.2 压水室的研究28-31
• 2.2.1 压水室的分类28-29
• 2.2.2 螺旋压水室的研究29-31
• 2.3 绞吸泵密封问题的研究31-35
• 2.4 本章小结35-36
• 第三章 沉降理论及流体控制方程36-41
• 3.1 沉降理论36-37
• 3.2 流体控制方程37-40
• 3.2.1 固相流动控制方程38-39
• 3.2.2 液相流动控制方程39-40
• 3.3 本章小结40-41
• 第四章 绞吸泵的设计与建模41-57
• 4.1 绞吸泵的设计41-48
• 4.1.1 叶轮设计41-46
• 4.1.2 蜗壳的设计46-48
• 4.2 建模48-52
• 4.2.1 整体结构的建模48-49
• 4.2.2 叶轮流道的建模49-51
• 4.2.3 压水室流道的建模51-52
• 4.3 网格划分52-56
• 4.3.1 网格类型52-54
• 4.3.2 全流道网格划分54-56
• 4.4 小结56-57
• 第五章 绞吸泵的流场仿真与分析57-66
• 5.1 边界条件的确定57-58
• 5.2 绞吸泵流场分析58-65
• 5.2.1 叶片叶型对流场的影响58-60
• 5.2.2 不同流量下绞吸泵流场分析60-62
• 5.2.3 不同角度下绞吸泵内部流场的分析62-64
• 5.2.4 不同浓度下绞吸泵性能分析64-65
• 5.3 本章小结65-66
• 总结与展望66-68
• 参考文献68-72
• 致谢72-73
• 在读期间发表的学术论文及研究成果73

【参考文献】

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本文编号：1100111