螺旋离心泵叶片型线方程及内部流场的数值模拟

发布时间：2020-05-06 21:25

【摘要】： 随着科技的进步和经济的发展，使用水力机械输送各种固态物质的领域不断扩大。螺旋离心泵作为一种新型杂质泵，将螺旋泵与离心泵融合为一体，其独特的结构可将两者的优势充分发挥。与传统杂质泵相比，螺旋离心泵具有一系列的优点：可通性好、不易堵塞、过流部件磨损小、效率高、使用寿命长、运行费用低，并且具有良好的可调节性。 本文根据螺旋离心泵的叶轮结构特征，，建立了螺旋离心泵叶轮叶片的型线方程，并根据所得方程对150×100LN-32型螺旋离心泵叶轮进行了实例设计。实践证明，利用本文提出的螺旋离心泵叶片设计的新方法，避免了一元理论水力设计方法中手工作图的繁杂和完全依赖经验的欠缺，对螺旋离心泵的计算机辅助设计、提高设计精度、快速叶片绘型与三维内部流场的数值模拟有重要意义。 本文采用湍流雷诺方程、标准k-ε湍流模型及滑移网格技术，以FLUENT软件为工具计算了单、双叶片螺旋离心泵内部流道的三维定常湍流流动及双叶片螺旋离心泵的非定常湍流流动，计算结果表明采用该模型能真实反映泵内流场的速度、压力分布情况。为了验证型线方程设计螺旋离心泵的可行性，本文对设计的150×100LN-32单叶片螺旋离心泵进行了三维定常流动计算；为了得到单、双叶片螺旋离心泵的外特性曲线，对它们进行了多个工况的数值计算，并比较了单、双叶片螺旋离心泵在相同工况下输送清水介质的模拟结果，研究了单、双叶片对螺旋离心泵外特性的影响；通过双叶片螺旋离心泵三维非定常流动计算，揭示了螺旋离心泵中叶轮与蜗壳的动静干扰对流体流动产生的非定常影响，并在此基础上得到了螺旋离心泵流道出口的压力脉动，发现了出口压力波动幅度比较大的现象；利用双叶片螺旋离心泵输送固液两相流的定常流动结果研究了不同固相浓度，不同颗粒粒径工况下的内部压力、速度及浓度分布规律。研究结果对螺旋离心泵叶片的设计和性能的改善提供了依据。
【图文】：

.2问题的提出图1.1姗旋离心泵叶轮图1.2螺旋线形螺旋离心泵的叶轮是一种螺旋离心式叶轮，如图1.1所示。螺旋离心泵叶轮叶片是非常复杂的曲面体，前半部分呈螺旋式，后半部分呈离心式，其螺旋线形如图1.2所示。传统的螺旋离心泵设计方法是用方格网保角变换法绘型叶片，但是在轴面分点的过程中，分点进行至后面部分时，每点间隔很小，己无法识别，因此靠此法很难准确绘出流线全型，且这种方法工作量大，绘图繁杂。同时随着计算机技术的发展，计算流体动力学 eFD(eomputationalFluidDynamies)的形成，我们可以利用数值模拟的方法研究螺旋离心泵内部流动的规律，而实体模型的建立是CFD软件计算的前提。所以从螺旋离心泵的计算机辅助设计、快速叶片绘型和三维流场数值模拟角度考虑，研究螺旋离心泵叶轮叶片型线方程很有必

比较完备的容错机制和操作界面，可以在多种操作系运行。全面、适用性强，几乎可以求解工程界中的各种复杂比较易用的前后处理系统和与其他CAD及CFD软件完成造型、网格划分等工作。用户还可以通过软件文所采用的CFD商业软件包FLUENT作简单介绍:计基于CFD软件群的思想，从用户需求角度出发，，FLUENT软件采用不同的离散格式和数值方法，度、稳定性和精度等方面达到最佳组合，从而高效计算问题。作为目前国际上比较流行的商用CFD软的适用性成为国内应用最广泛的CFD软件之一。使，可以读入多种CAD软件的三维几何模型和多种维模型提供了包括六面体、楔形、金字塔形、四面体杂外形的流动，而且允许用户根据具体情况对网格
【学位授予单位】：兰州理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2007
【分类号】：TH311

【引证文献】

相关硕士学位论文 前2条

1 范振兴;制碱业冷析循环泵流体动力学研究[D];大连交通大学;2010年

2 曹新智;螺旋离心泵内部流场的数值计算[D];江苏大学;2010年

本文编号：2651877