低比转数离心泵内流模拟和结构优化

发布时间：2020-08-13 06:38

【摘要】： 针对低比转数卫生型离心泵等特殊用途离心泵基于经验和特殊结构需要的设计难以达到最佳效果的问题，本文以低比转数离心泵为对象研究内流场数值模拟和结构优化方法，以一台低比转数卫生型离心泵为实例，进行内流场的数值模拟和优化分析。利用计算流体力学(CFD)技术对研究对象在多种工况下的内部流动状态进行模拟，基于流动分析对多种结构参数下的水力性能进行预测，基于神经网络方法进行水力尺寸的优化设计，通过试验研究的手段验证数值模拟和优化的结果。介绍了离心泵内部流动数值模拟的基本理论和方法，详细阐述了在通用CFD分析软件环境下的叶片造型、网格生成、边界条件、壁面条件等实用技术和设置方法；介绍了离心泵内部流动的详细计算过程和方法，以及基于内流数值模拟的外特性预测方法。针对卫生型离心泵实例在全工况下的内部流动进行了全流场数值模拟，给出了各过流部件的内流场结构，分析了从小流量到大流量工况下的流场变化和外特性曲线，将全工况下的外特性结果与模型试验数据进行了比较分析，两者能较好吻合，验证了数值模拟的合理性。在基本模型分析的基础上，研究了影响低比转数离心泵水力性能的关键参数，并针对不同结构参数和水力参数进行内部流动数值模拟和水力性能预测，对关键参数对性能的影响进行了量化的比较分析。在此基础上，通过基于神经网络的优化设计方法，对关键结构参数进行优化设计，给出了优化过程和实例。给出了试验验证方法、试验测试与分析程序，并完成了试验系统的调试，为进一步开展试验研究打下了基础。本文给出低比转数离心泵内流场模拟、性能预测、优化设计以及试验验证方法，为特殊用途低比转数离心泵的设计与性能提高提供一个有效的思路，同时丰富了卫生型离心泵的理论研究结果，具有理论意义和直接的工程应用价值。
【学位授予单位】：浙江大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2007
【分类号】：TH311
【图文】：

卫生泵,欧洲标准,生产厂家,意大利

泵体与电机联成整体，采用机械密封装置，并有不锈钢防护罩，具有结构简单、外形美观、体积轻巧、耐腐蚀、操作方便、无需安装基础，便于手提。图1一BAW型开放式泵腔、敞开叶轮离心泵目前，虽然国内广泛使用的卫生型泵的性能基本能满足要求，但依然存在不少问题。采用目前出现的流场分析商用软件，对新型卫生型泵进行流场分析，能减少生产试验的l2

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浙江大学硕士学位论文翼图1一2德国NEMO泵意大利CSF公司是世界上著名的卫生泵生产厂家，产品严格按照欧洲标准和国际GMP标准制造，产品广泛应用于食品饮料、乳品、啤酒酿造、生物工程、医药以及精细化工等行业。图l，3意大利CSF卫生泵上海旺泉泵业有限公司生产的B戌W型卫生离心输液泵采用Icr18NigTi优质不锈钢材料制造，泵体与电机联成整体，采用机械密封装置，并有不锈钢防护罩，具有结构简单、外形美观、体积轻巧、耐腐蚀、操作方便、无需安装基础，便于手提。图1一BAW型开放式泵腔、敞开叶轮离心泵目前，虽然国内广泛使用的卫生型泵的性能基本能满足要求，但依然存在不少问题。采用目前出现的流场分析商用软件，对新型卫生型泵进行流场分析，能减少生产试验的l2

样条曲线,几何模型,叶片,样条曲线

浙江大学硕士学位论文有文献建议设置在O.oollnln到0.OO01nun之间比较适合，这样可以保证造型的精确性，叶片轮廓线的形状如图2一1伪)所示。、、、、、、、、协郊。沪(a)叶片压力面点云分布伪)叶片样条曲线(c)叶片实体模型图2一1叶片的几何模型(2)叶片曲面首先导入外部点信息的文本文件，然后选取GA州田rr面板上的Edge功能，将图2一1(a)中压力面和吸力面上相应的点连接起来，然后利用GAM旧IT提供的Face功能 skinSuri陌Ce命令生成叶片轮廓曲面，对于叶片的压力面和吸力面，其扫描引导线是上下交线的点位控制点所形成的样条曲线，扫描线是上下交线的端点所形成的样条曲线;对于叶片上下两个面，由GAMBIT面板上的Face功能V入refr别叮e命令生成;对于叶片的前面，扫描引l6

【引证文献】