节能离心泵全流道数值模拟及性能预测

发布时间：2020-06-19 10:32

【摘要】：水泵在众多工业领域中有着广泛的应用,发挥着重要的作用,但与此同时,由于流体设计方面的原因,传统水泵的效率不高,成为相应行业中耗电的“大户”。因此提高泵的效率,降低泵的能耗,改善泵的性能,不仅具有重要的工业价值,而且具有理论意义。 传统的泵的设计方法基于半理论、半经验和试验验证的基础上,即“设计—试制—试验—改进”的设计方法,该方法受研究手段所限不能全面了解泵内部流场分布及流动特点,在设计上存在诸多值得改善的地方。近年来,随着计算流体力学(CFD)的发展及应用,使得通过数值仿真,全面研究离心泵内部流动已经成为可能。 本论文以某新型节能离心泵为研究对象,利用现代非结构网格技术离散泵全流道区域,用κ-ε双方程模型和大涡模拟方法分别对不同工况下的内部流动进行了分析,并对不同叶轮组合情况下泵的性能进行了对比研究。主要研究工作如下: (1) 在查阅大量文献的基础上,综述了计算流体力学在流体物理、网格技术以及计算方法等方面的最新发展及动态,以及CFD在流体机械内部流动数值模拟方面的应用,并对雷诺时均方程、标准κ-ε模型和基于非结构网格的有限体积法和SIMPIEC算法在离心泵流场中的应用进行了全面的总结。 (2) 应用GAMBIT软件,对三维扭曲叶片,叶轮区域、导流槽区域、旋流管区域和进出口区域分别进行了三维几何建模,结合现代非结构网格技术,对流道各区域进行了网格划分,并用非一致网格对接技术,实现了各区域的流动信息交换。通过TGRID软件连接各计算区域,成功建立了具有复杂流道的节能离心泵从进口到出口区域的全流道三维数值计算模型。 (3) 基于标准κ-ε双方程模型、现代非结构网格技术和有限体积离散方法,使用Fluent流体动力学软件,计算了四叶片型式下,12种不同流量工况下的水泵扬程、轴功率和效率,并与试验结果进行对比,吻合较好,从而验证了此次数值建模和计算方法的正确性。同时还分别针对4种不同叶片型式下的叶轮,在6种不同流量工况下分别进行了计算,并
【学位授予单位】：昆明理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2005
【分类号】：TH311
【图文】：

点的三维坐标，将三维点坐标连成表示各截面的边界曲线，通过边界曲线生成表示叶片工作面和背面的曲面，通过曲面生成表示叶片的三维实体，如图3一l所示。最后要得到计算的流体区域，必须得到只表示流体流动的部分。通常的做法是再生成叶轮的整个三维实体，然后通过布尔运算，从中差去叶片实体，得到叶轮的三维流道实体计算区域。女「l图3一2所示。图3一1单个叶片三维实体图图3一2叶轮三维流道实体图导流槽和旋流管是流体被抛出高速旋转的转轮后主要的过流装置

由于节能离心泵全流道的三维实体模型较为复杂，本次使用四面体非结构网格进行划分，共计节点数7.1万，单元数32.8万，叶轮部分网格见图3一7，旋流管的网格见图3一8，整体全流道网格见图3一9。3一7叶轮计算区域网格图3一S旋流管网格示意图图3一9节能离心泵全流道网格划分图

【引证文献】

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1 张翔;不锈钢冲压焊接离心泵能量转换特性与设计方法[D];江苏大学;2011年

本文编号：2720673