高比转数双吸离心泵内部流场数值模拟及叶轮切割分析

发布时间：2017-04-09 20:16

  本文关键词：高比转数双吸离心泵内部流场数值模拟及叶轮切割分析，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：离心泵作为一种通用机械，广泛应用于工农业诸多领域，然而我国在运行的泵类产品大多存在效率低、可靠性差等问题，为分析影响泵性能的因素，需要对泵内部流动状况进行探索和分析，计算流体动力学（CFD）可以快速获得离心泵内部流场的详细信息并能准确的预测出泵的性能，因此在离心泵设计及研究中得到广泛应用。双吸离心泵作为离心泵的重要组成类型之一，在结构及性能方面均具有明显优势，因此采用CFD方法对双吸离心泵开展内部流场分析具有重要意义。 叶轮切割作为离心泵节能改造的总要手段之一在工程实践中应用广泛，然而针对高比转数的双吸离心泵进行叶轮切割时若采用现有的叶轮切割公式计算叶轮切割量将产生较大误差，为更为精确的确定叶轮切割量，需要分析叶轮切割对离心泵内部状况及性能的影响。 为揭示离心泵内部详细流动状况并分析叶轮切割对高比转数双吸离心泵流场分布及性能的影响，本文主要完成了以下工作： （1）基于Pro/E的双吸离心泵三维全流道建模 在对离心泵基本原理及基本方程进行分析的基础上，采用Pro/E软件建立了包含叶轮流道、吸水室流道、压水室流道、吸水室前端管路流道和压水室后端管路流道在内的全流场三维模型。 （2）双吸离心泵三维流道网格划分及数值模拟 采用Gambit软件对所建立的三维流道模型进行了网格划分，，对所需要划分的网格数量进行了分析；以商用计算流体力学软件Fluent为平台对双吸离心泵进行了数值模拟，获得了离心泵内部压力场、速度场及迹线分布的详细信息。 （3）双吸离心泵性能预测及试验分析 根据数值计算结果预测得到了离心泵的性能曲线，对同一型号离心泵进行了性能试验，通过将数值预测结果与试验结果进行对比分析，对数值方法的适用性做出了判断。 （4）叶轮切割对高比转数双吸离心泵性能影响的数值模拟 采用数值方法对三台高比转数双吸离心泵进行了叶轮切割研究，分析了叶轮切割量对内部压力场、速度场及迹线分布的影响，根据数值计算结果分析了叶轮切割对离心泵扬程、效率轴功率等性能的影响，探讨了各台泵最优工况下叶轮切割指数的变化趋势。
【关键词】：高比转数 双吸离心泵 数值模拟 性能预测 性能试验 叶轮切割
【学位授予单位】：湖南科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：TH311
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-11
• 第一章 绪论11-21
• 1.1 选题背景及研究意义11-12
• 1.2 离心泵内部流场数值模拟及分析研究现状12-18
• 1.2.1 离心泵三维流道建模研究现状12-13
• 1.2.2 离心泵内部流场数值模拟研究现状13-15
• 1.2.3 离心泵性能预测研究现状15-17
• 1.2.4 离心泵叶轮切割研究现状17-18
• 1.3 本文的主要研究内容18-21
• 第二章 离心泵基本原理及双吸离心泵三维流道建模21-32
• 2.1 引言21
• 2.2 离心泵简介21-24
• 2.2.1 离心泵基本原理21-22
• 2.2.2 离心泵基本方程式22-24
• 2.3 双吸离心泵三维流道建模24-31
• 2.3.1 三维建模软件简介24-25
• 2.3.2 双吸离心泵叶轮流道三维建模25-27
• 2.3.3 双吸离心泵吸水室流道三维建模27-28
• 2.3.4 双吸离心泵压水室流道三维建模28-30
• 2.3.5 双吸离心泵三维流道装配30-31
• 2.4 本章小结31-32
• 第三章 双吸离心泵内部流场数值模拟及分析32-60
• 3.1 引言32
• 3.2 双吸离心泵三维流道网格划分32-37
• 3.2.1 Gambit 软件简介33-34
• 3.2.2 网格划分34-35
• 3.2.3 网格数量的确定35-37
• 3.3 计算流体力学控制方程及其离散与求解方法37-47
• 3.3.1 计算流体力学控制方程37-40
• 3.3.2 湍流模型40-44
• 3.3.3 控制方程离散方法44-45
• 3.3.4 控制方程迭代求解方法45-47
• 3.4 数值计算求解策略与步骤47-50
• 3.4.1 数值计算软件介绍47-48
• 3.4.2 边界条件设定48-49
• 3.4.3 Fluent 软件求解设置49-50
• 3.5 双吸离心泵数值计算结果分析50-59
• 3.5.1 双吸离心泵主要设计参数50
• 3.5.2 双吸离心泵内部压力场分析50-55
• 3.5.3 双吸离心泵内部速度场分析55-57
• 3.5.4 双吸离心泵内部迹线分析57-59
• 3.6 本章小结59-60
• 第四章 双吸离心泵性能预测与试验分析60-70
• 4.1 引言60
• 4.2 双吸离心泵性能预测60-62
• 4.3 双吸离心泵性能试验62-68
• 4.3.1 试验方案62-64
• 4.3.2 试验步骤64-65
• 4.3.3 试验数据处理及分析65-68
• 4.4 性能预测结果与试验结果对比分析68-69
• 4.5 本章小结69-70
• 第五章 高比转数双吸离心泵叶轮切割数值分析70-83
• 5.1 引言70
• 5.2 叶轮切割理论及离心泵主要设计参数70-72
• 5.2.1 叶轮切割理论70-71
• 5.2.2 双吸离心泵主要设计参数71-72
• 5.3 叶轮切割对高比转数双吸离心泵内部流场影响分析72-78
• 5.3.1 叶轮切割对双吸离心泵压力场的影响72-74
• 5.3.2 叶轮切割对双吸离心泵速度场的影响74-76
• 5.3.3 叶轮切割对双吸离心泵迹线分布的影响76-78
• 5.4 叶轮切割对高比转数双吸离心泵性能影响分析78-80
• 5.5 高比转数双吸离心泵叶轮切割指数分析80-81
• 5.6 本章小结81-83
• 第六章 总结与展望83-85
• 6.1 全文总结83
• 6.2 研究展望83-85
• 参考文献85-90
• 致谢90-92
• 附录 A：攻读硕士学位期间的研究成果92

【参考文献】

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本文编号：296038