乳化液泵吸液过程的可视化研究
本文选题:乳化液泵 + CFD ; 参考:《太原科技大学》2012年硕士论文
【摘要】:为满足综采工作面快速移架的要求,对高压、大流量矿用乳化液泵性能提出了很高的要求。泵头内的流场状态对液化液泵的工作性能影响很大,而传统的试验方法很难得到泵工作过程中的压力、速度等流场信息,本文以RBW330/31.5型三柱塞乳化液泵为研究对象,应用的CFD计算软件对乳化液泵吸液过程进行了研究,实现了泵内流场的可视化,为乳化液泵的设计和性能分析提供了一种新研究手段。论文的主要研究内容和结论有: 通过对泵内流道模型做动态的CFD计算,得到了乳化液泵单个泵头体腔内吸液过程中各个时刻的压力和速度分布图像,实现了泵吸液过程的可视化,根据图像结果得知:在柱塞启动时会造成液体压能的加速度损失,柱塞达到最大速度后,柱塞端面及附近区域形成液压冲击。 根据泵头体内流道的实际尺寸,使用SolidWorks建立泵内流道模型,在对边角和复杂形状处做简化处理后,得到泵的计算区域模型。将模型导入Gambit通过对整体的计算模型区域切割为可以相互交换流场信息的独立的多子区域模型,再对每个独立子区域模型划分网格,方便地实现了网格划分并提高了网格质量。针对阀芯附近由于边界形状复杂导致流动形态复杂混乱,通过在阀芯附近做局部网格加密处理,设置适当的边界条件,满足了对计算精度的需要。在FLUENT中模拟计算时,应用动网格技术,编制了控制活塞端面和阀芯边界运动的UDF程序,编译嵌入到FLUENT软件中共同实时处理数据信息,实现了吸液过程柱塞端面边界和阀芯边界位置的变化,进行模型的动态计算。使用后处理软件得到了吸液过程中各个时刻的静压力和速度的分布。 通过动态的CFD计算研究了乳化液泵吸液阀芯半锥角、转速和吸液弹簧刚度对泵头内流场特性的影响。由可视化处理结果得出: ①吸液阀芯半锥角对泵内液体压能的加速度损失影响不大;阀芯半锥角为60°时,,产生的液压冲击最大; ②泵转速的升高造成泵内液压能加速度损失升高,产生的液压冲击也随着转速的升高而升高; ③弹簧刚度对泵内液压能加速度损失的影响很小,泵实际的弹簧刚度会产生较大的液压冲击。
[Abstract]:In order to meet the requirement of quick moving frame in fully mechanized mining face, the performance of high pressure and large flow mine emulsion pump is put forward. The flow field in the pump head has a great influence on the performance of the liquid pump, but the traditional test method is difficult to obtain the flow field information such as pressure and velocity during the pump operation. In this paper, the RBW330/31.5 three-plunger emulsion pump is taken as the research object. The suction process of emulsion pump is studied by using CFD calculation software, and the visualization of flow field in the pump is realized, which provides a new research method for the design and performance analysis of emulsion pump. The main contents and conclusions of this paper are as follows: Through the dynamic CFD calculation of the flow channel model in the pump, the distribution of pressure and velocity at every time during the suction process of the single pump head of the emulsion pump is obtained, and the visualization of the suction process of the pump is realized. According to the image results, the acceleration loss of liquid pressure energy will be caused when the plunger starts, and when the plunger reaches the maximum velocity, the hydraulic impact will be formed on the end face of the plunger and its adjacent area. According to the actual size of the flow channel in the pump head, the model of the flow channel in the pump is established by using SolidWorks. After simplifying the edge angle and the complex shape, the calculation region model of the pump is obtained. The model is imported into Gambit by cutting the whole computational model area into an independent multi-sub-region model which can exchange flow field information with each other, and then gridding each independent sub-region model, which realizes the mesh division conveniently and improves the mesh quality. Due to the complex boundary shape in the vicinity of the valve core, the flow pattern is complicated and chaotic. By doing local mesh encryption near the valve core, appropriate boundary conditions are set to meet the need of calculation accuracy. When simulating calculation in FLUENT, a UDF program for controlling the movement of piston end face and valve core boundary is compiled and embedded into FLUENT software to process data information in real time. The end boundary of the plunger and the boundary position of the valve core are changed in the process of fluid absorption, and the dynamic calculation of the model is carried out. The distribution of static pressure and velocity at each time during the suction process was obtained by using the post-processing software. The effects of half-cone angle, rotational speed and spring stiffness of the sucking valve core on the flow field characteristics of the pump head were studied by dynamic CFD calculation. The visual processing results show that: (1) the half cone angle of the sucking valve core has little effect on the acceleration loss of the liquid pressure energy in the pump, and the hydraulic impact is the biggest when the valve core half cone angle is 60 掳; (2) the acceleration loss of hydraulic energy increases with the increase of pump speed, and the hydraulic impact increases with the increase of rotational speed. (3) the spring stiffness has little effect on the acceleration loss of hydraulic energy in the pump, and the actual spring stiffness of the pump will have a large hydraulic impact.
【学位授予单位】:太原科技大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2012
【分类号】:TH38
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本文编号:1821698
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