旋流泵内部流场全三维数值模拟

发布时间：2020-05-17 15:54

【摘要】： X型旋流泵具有良好的无堵塞性能,适用于输送污水,带有纤维和较大颗粒的混合液。旋流泵内部的流动情况比较复杂,目前对旋流泵的流动机理了解的不是很清楚,所以旋流泵的设计理论也不完善,在工程设计中多数的设计是建立在经验基础之上,利用清水泵设计理论并加以修正来进行设计,所以设计出的泵型效率偏低。因此迫切需要对旋流泵的内部流动规律进行深入的研究,为设计出高效且运行稳定的旋流泵提供理论基础。旋流泵是一种叶轮退缩在泵体内,具有较大的无叶腔的一种杂质泵,其内部流动比较复杂,利用测试手段显示泵内的流动状况所需成本高、周期长,且测试结果受到测试手段的限制。为了找到研究旋流泵内部流动的新方法,本文利用PRO/E建立旋流泵的三维模型,并用GAMBIT划分了网格,采用比较成熟的κ-ε模型来封闭求解N-S方程。对封闭的方程组进行数值求解,采用有限体积法进行离散,压力修正使用SIMOLEC算法。利用FLUENT软件模拟了旋流泵在清水中改变叶片宽度以及改变叶轮外径与壳体间隙值时的内部流场并分析出这些参数对旋流泵性能的影响进而确定性能较好的水力模型。再利用FLUENT软件对此模型在改变颗粒直径和进口初始固相浓度后的固液两相介质工况下的内部流场进行了模拟,得到了泵内的压力分布、速度分布、固相浓度分布等重要的流场信息,总结出旋流泵的内部流动规律,可用于指导旋流泵的水力设计。文中对旋流泵的主要研究成果如下: 1.将叶轮由原先的直叶片改成弯曲叶片,其泵的性能得到了提高。 2.在清水条件下,叶片宽度越宽其旋流泵的扬程越大但是效率却表现为先上升后下降的趋势进而找到了原模型的最佳叶片宽度值为48毫米。 3.在清水条件下,加大叶轮外径与壳体间隙值其旋流泵的扬程和效率均表现为先上升后下降的趋势进而找到了原模型的最优叶轮外径与壳体间隙值为17毫米。 4.分析了固体颗粒直径及含沙量的改变对旋流泵的压力场、速度场的影响。
【图文】：

网格图,旋流泵,网格图

叶轮旋转区域(造型时对进口和出口己做适当延长)。划分计算区域网格采用非结构化六面体网格，其中进口、无叶腔、叶轮旋转区域的网格数目分别为21718、240451、290795，整个计算模型(见图2.3)的网格数目为552997个网格。图2.3旋流泵网格图2.2.2.2网格质里的检查网格质量对计算的精度和稳定性有很大的影响，，所以必须在划完网格后对网格质量进行检查。质量好的网格收敛性好，质量差的网格造成计算精度不准确，甚至计算结果发散。用Range方法检查时，趋于。是最好的，而趋于1则是最坏的。2.2.3指定边界条件及计算区域类型边界条件及计算区域是CFD计算的重要依据之一，它和网格有密切联系，边界条件必须在Gambit中初步指定，以后在 Fluent中还可以修改。计算区域中常包括多种类型的边界及区域，在生成网格后，必须对边界条件进行准确的定义。在指定边界条件时，最好对所有的面都进行定义，因为未定义的面Gambit将会自动定义为Wall;同时

曲线图,残差,曲线图,设计流量

果及相应的分析。对输送清水状况，本文对设计流量Q二80m3/h，这里只给出设计流量下的残差图及描述，如下图4.1: itercontinuityx一veloeityy·velocityz一 velocitykePsilontime/iter !752solution15converged 7529.1776e· 052.838le一 051.809le一 052.8909e· 055.7567e一 059.9782e。 050:00:001001冈2}性乡1“‘1一~-1.司4」、之卜摆卜钊一 011扣200 3004D051】l】IterationS日 00700800图4.1残差收敛曲线图由图4.1残差收敛曲线图可见计算收敛，可对数值模拟结果进行分析。截面选取时以下各图显示全压时所取单位为pa。
【学位授予单位】：兰州理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2008
【分类号】：TH311

【引证文献】