轴流式多相泵静叶流场分析和数值模拟

发布时间：2020-08-02 17:47

【摘要】： 叶轮作为混输泵的核心部件,分为动叶轮和静叶轮,对泵的性能有着很大的影响,对它进行研究,更有着重要的意义。静叶轮作为混输泵的核心部件,静叶轮将介质的动能转化为压力能。设计高效、稳定性能优良的混输泵,关键在于动叶和静叶的设计,需找出两相介质在动叶和静叶内部流动规律,由此优化叶轮的设计,提高叶轮的效率。本文主要研究静叶轮参数对轴流式油气混输泵内部流场的影响。本文首先从YQH-100型油气混输泵的静叶入手,通过改变静叶轮的叶片数、弦长对混输泵静叶轮的进行设计,形成数个静叶模型,进行数值模拟,分析、比较静叶轮参数对混输泵性能的影响。本设计采用Pro/E建立三维实体模型,利用GAMBIT对三维实体模型划分网格。运用FLUENT对模型进行计算模拟,分析模拟结果,做出静叶性能图,确定混输泵静叶轮总体性能。通过对流速、压力、及气相的分布状况,掌握转轮内部流场情况,并针对流场的不足之处,进行几何参数修改,进一步完善。静叶轮采用长、短叶片的方式,有效的减小静叶流道内旋涡,减弱静叶流道内气液分离,提高了混输泵的效率。模拟结果证明,混输泵的效率有所提高,达到预期目的,为以后设计提供有益的参考资料。
【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
【图文】：

动静叶,速度三角形,圆周速度,压比

此外，在 Q.0.5的级中动静叶负荷是均摊的，经验证明这种级效率也比较高。轴流式油气混输泵的动静叶布置，也采用与。·0.5级中动静叶布置方式相似的布置，动静叶进出口速度三角形与图4.2相似位置，动静叶片进出口角的搭配关系也参照压缩级安置。4.7静叶设计基本方法及数据混输泵的基本结构尺寸己经给定，因而叶轮的设计就剩下叶片的设计。该泵的设计参数111]如下表:表4一 1YQH-loo型多级油气混输泵的设计几何参数静静静轮毅比 Rhttt0.6000叶叶叶叶叶叶叶叶叶叶叶叶叶长长长叶片弦长长 80mmmm短短短叶片弦长长40枷枷长长长叶片包角角 40000短短短叶片包角角 16000由于该泵为多级泵，如果对所有级进行模拟，计算量将十分庞大，考虑到现有计算资源的有限性，因此本课题只对单级静叶轮内部流场进行模拟计算，这样虽然对该泵的外特性无法进行准确的预测，但就单个过流部件，尤其是关键部件的优化，能对泵整体性能优化有重要的参考价值。本次设计结合轴流泵和轴流式压缩机的设计理论，运用轴流泵设计的方法，充分考虑轴流泵和。=0.5轴流压缩机动静叶组合方式设计【46]。动叶的设计按下面列出的步骤进行。静叶的进口按照动叶的出口参数来定，静叶的出口按照吸入室出口流动参数来定

静叶,叶片,背面线,三维空间曲线

3、把IBL文件导入pro加中得到截面翼型的三维空间曲线图，依次连接叶片各截面的背面线生成静叶叶片的背面，依次连接叶片工作面线生成叶片工作面;4、阵列以上叶片，就完成静叶叶片的制作，如图4.5所示;

曲线,静叶

5、制作叶轮过流区域。首先，按叶轮外直径和叶轮高度做一实体圆柱，再以叶轮轮毅形状制作实体，圆柱减去叶轮轮毅形状实体，再以剩余实体减去叶片，便得到叶轮过流区域。得到的叶轮结构如图4.6示。图4.5静叶叶片成型图图4.6静叶轮成型图4.9建模中应注意的问题本次建模中的难点是叶片的建模，叶片工作面和背面都是由曲面构成，而在Pro/e中要得到叶片曲面，运用混合命令将由IBL文件导入的曲线顺次扫描生成曲面，而后将叶片工作面与背面在合并便得到完整的叶片面。由于IBL文件的各个坐标在计算或者测量的时候，出现偏差，导入后并不能确保准确的空间位置，再者Pro/c软件不能够使叶片的前缘和尾部实现圆弧过渡，导致叶片面不准确，尤其是叶片前缘尖锐，影响模拟的结果。4.10网格的划分 4.10.1网格及相关问题计算网格是数值计算中重要的基本要素之一，它与计算结果的精度密切相关。网格生成技术扭 umericalGridGcneration)是计算流体力学发展的一个重要分支，是数值计算的前处理过程

【参考文献】