新型井泵的水力设计及内部流动数值模拟
发布时间：2022-09-30 21:45
深井离心泵是抽取地下水的主要设备，在我国农村广为使用。目前，深井泵市场竞争激烈，降低生产成本，提高深井泵性能是广大厂家迫切期待的。 2004年以来江苏大学流体机械工程技术研究中心陆伟刚等开展了对新型深井离心泵的研制工作，本文在此基础上创新设计方法，提出叶轮的极大扬程设计法和导叶进口边扭曲的反导叶设计法。极大扬程设计法将叶轮前盖板直径扩大到泵体内壁边缘，使叶轮直径在相同的井径条件下达到极大值，克服了深井离心泵外径受井径限制的不利条件，极大地提高了扬程。进口边扭曲的反导叶设计法，使导叶进口流动更趋合理，同时使泵体轴向长度减短到极小值。在此基础上试制出100SJB8型深井泵，通过试验表明该型号比同规格井泵单级扬程提高50％左右，而且生产成本降低了三分之一左右，在研制节能节材型深井泵的道路上开辟了新的捷径，为进一步的研究打下了良好的基础。 在水力设计过程中，我们利用CFD强大的模拟仿真能力，为设计提供详细的流场数据，以辅助改进之用。本文利用商用软件Fluent6.0对100SJB8型泵进行数值模拟和分析，得到其流场并预报水力性能，经试制100SJB8样机并比较试...
【文章页数】：67 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
1.1 深井泵概述
1.2 深井泵的发展历史
1.2.1 我国长轴深井泵的发展历史
1.2.2 我国井用潜水泵的发展历史
1.3 国内外研究现状与发展趋势
1.4 研究目的与意义
第2章 新型深井泵的水力设计方法
2.1 深井泵设计参数
2.2 深井泵极大扬程设计法
2.2.1 设计参数
2.2.2 设计方法
2.3 深井泵扭曲反导叶设计法
第3章 深井泵内部流动的数值计算
3.1 数值模拟概述
3.1.1 数值模拟的背景
3.1.2 湍流概述
3.1.3 离心泵湍流模拟概况
3.1.4 计算模型的说明
3.2 网格生成技术
3.2.1 网格生成的历史与动态
3.2.2 网格生成方法
3.2.3 贴体网格生成
3.3 流动控制方程
3.3.1 基本方程
3.3.2 Reynolds时均方程
3.3.3 湍流模型
3.4 流场求解数值方法
3.4.1 求解流场常用数值方法概述
3.4.2 用控制容积积分法离散二维对流扩散通用方程
3.4.3 深井泵内水流运动方程的二维离散形式
3.4.4 流场求解的二维 SIMPLE算法
3.4.5 SIMPLE算法计算步骤
3.5 运用 Fluent6.0进行流场计算
3.5.1 工作介质属性
3.5.2 实体造型及计算区域网格划分
3.5.3 边界条件
3.5.4 数值算法及求解控制参数
3.6 模拟结果的分析与性能预测
3.6.1 内部流场的分析
3.6.2 性能参数预测
3.7 考虑对称性和表面粗糙度的模拟
3.7.1 利用周期性条件简化对称问题的模拟
3.7.2 考虑表面粗糙度的模拟
第4章 深井泵轴向力计算和自平衡分析
4.1 深井泵轴向力计算与平衡概况
4.2 深井泵轴向力的理论计算与自平衡分析
4.3 深井泵轴向力的数值计算和自平衡分析
4.3.1 轴向力数值计算
4.3.2 轴向力平衡分析
4.3.3 总结
第5章 系列产品开发和试验
5.1 系列产品开发
5.2 利用模拟预报和改进
第6章 结论与展望
6.1 结论
6.2 展望
参考文献
致谢
作者在攻读硕士学位期间发表的论文与研究成果
附录
【参考文献】：
期刊论文
[1]轴流泵内部流动数值模拟中湍流模式可用性的研究[J]. 施法佳,陈红勋. 上海大学学报(自然科学版). 2006(03)
[2]双吸式叶轮内流三维数值模拟及性能预测[J]. 赵斌娟,袁寿其,李红,谈明高. 农业工程学报. 2006(01)
[3]离心泵叶轮内变流量流动特性的数值模拟[J]. 张兄文,李国君,李军. 农业机械学报. 2005(10)
[4]水泵CFD应用中的若干问题与思考[J]. 王福军,黎耀军,王文娥,丛国辉,王利萍. 排灌机械. 2005(05)
[5]CFD在水力机械湍流分析与性能预测中的应用[J]. 王福军. 中国农业大学学报. 2005(04)
[6]分流叶片离心泵叶轮内变工况三维数值分析[J]. 何有世,袁寿其,郭晓梅,张金凤. 江苏大学学报(自然科学版). 2005(03)
[7]叶轮机械内部流场数值模拟研究综述[J]. 侯树强,王灿星,林建忠. 流体机械. 2005(05)
[8]贴体网格的生成与平面二维泥沙运动方程在贴体坐标区域中的变换[J]. 谢艳芳,王颖,陈刚,张双虎. 西北农林科技大学学报(自然科学版). 2005(03)
[9]离心泵叶轮内变工况三维湍流数值模拟[J]. 李龙,王泽,徐峰,韩丹. 农业机械学报. 2004(06)
[10]带分流叶片的离心泵叶轮三维贴体网格生成[J]. 袁寿其,何有世,黄良勇,丛小青. 农业机械学报. 2004(06)
本文编号：3684329
【文章页数】：67 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
1.1 深井泵概述
1.2 深井泵的发展历史
1.2.1 我国长轴深井泵的发展历史
1.2.2 我国井用潜水泵的发展历史
1.3 国内外研究现状与发展趋势
1.4 研究目的与意义
第2章 新型深井泵的水力设计方法
2.1 深井泵设计参数
2.2 深井泵极大扬程设计法
2.2.1 设计参数
2.2.2 设计方法
2.3 深井泵扭曲反导叶设计法
第3章 深井泵内部流动的数值计算
3.1 数值模拟概述
3.1.1 数值模拟的背景
3.1.2 湍流概述
3.1.3 离心泵湍流模拟概况
3.1.4 计算模型的说明
3.2 网格生成技术
3.2.1 网格生成的历史与动态
3.2.2 网格生成方法
3.2.3 贴体网格生成
3.3 流动控制方程
3.3.1 基本方程
3.3.2 Reynolds时均方程
3.3.3 湍流模型
3.4 流场求解数值方法
3.4.1 求解流场常用数值方法概述
3.4.2 用控制容积积分法离散二维对流扩散通用方程
3.4.3 深井泵内水流运动方程的二维离散形式
3.4.4 流场求解的二维 SIMPLE算法
3.4.5 SIMPLE算法计算步骤
3.5 运用 Fluent6.0进行流场计算
3.5.1 工作介质属性
3.5.2 实体造型及计算区域网格划分
3.5.3 边界条件
3.5.4 数值算法及求解控制参数
3.6 模拟结果的分析与性能预测
3.6.1 内部流场的分析
3.6.2 性能参数预测
3.7 考虑对称性和表面粗糙度的模拟
3.7.1 利用周期性条件简化对称问题的模拟
3.7.2 考虑表面粗糙度的模拟
第4章 深井泵轴向力计算和自平衡分析
4.1 深井泵轴向力计算与平衡概况
4.2 深井泵轴向力的理论计算与自平衡分析
4.3 深井泵轴向力的数值计算和自平衡分析
4.3.1 轴向力数值计算
4.3.2 轴向力平衡分析
4.3.3 总结
第5章 系列产品开发和试验
5.1 系列产品开发
5.2 利用模拟预报和改进
第6章 结论与展望
6.1 结论
6.2 展望
参考文献
致谢
作者在攻读硕士学位期间发表的论文与研究成果
附录
【参考文献】：
期刊论文
[1]轴流泵内部流动数值模拟中湍流模式可用性的研究[J]. 施法佳,陈红勋. 上海大学学报(自然科学版). 2006(03)
[2]双吸式叶轮内流三维数值模拟及性能预测[J]. 赵斌娟,袁寿其,李红,谈明高. 农业工程学报. 2006(01)
[3]离心泵叶轮内变流量流动特性的数值模拟[J]. 张兄文,李国君,李军. 农业机械学报. 2005(10)
[4]水泵CFD应用中的若干问题与思考[J]. 王福军,黎耀军,王文娥,丛国辉,王利萍. 排灌机械. 2005(05)
[5]CFD在水力机械湍流分析与性能预测中的应用[J]. 王福军. 中国农业大学学报. 2005(04)
[6]分流叶片离心泵叶轮内变工况三维数值分析[J]. 何有世,袁寿其,郭晓梅,张金凤. 江苏大学学报(自然科学版). 2005(03)
[7]叶轮机械内部流场数值模拟研究综述[J]. 侯树强,王灿星,林建忠. 流体机械. 2005(05)
[8]贴体网格的生成与平面二维泥沙运动方程在贴体坐标区域中的变换[J]. 谢艳芳,王颖,陈刚,张双虎. 西北农林科技大学学报(自然科学版). 2005(03)
[9]离心泵叶轮内变工况三维湍流数值模拟[J]. 李龙,王泽,徐峰,韩丹. 农业机械学报. 2004(06)
[10]带分流叶片的离心泵叶轮三维贴体网格生成[J]. 袁寿其,何有世,黄良勇,丛小青. 农业机械学报. 2004(06)
本文编号：3684329
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