串接组合式迷宫螺旋泵的数值模拟及性能分析

发布时间：2017-05-17 21:09

  本文关键词：串接组合式迷宫螺旋泵的数值模拟及性能分析，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：迷宫螺旋泵是一种小流量大扬程的流体机械,可进行单相液体输送、气液混合输送和固液混合输送。目前迷宫螺旋泵的螺旋体结构基本都是整体式的,定子和转子的螺纹较难加工,本文针对这一问题提出了串接结构的迷宫螺旋泵。主要研究内容如下： (1)对直径为80mm,螺旋体长度为180mm的迷宫螺旋泵进行串接组合设计,给出二维结构简图和三维装配图,并对其进行系列化命名； (2)对迷宫螺旋泵内部流场进行分析,决定模拟计算的模型：利用计算流体力学Fluent软件,选择RNG κ-ε湍流模型,基于压力的求解器,SIMPLEC算法,二阶迎风插值格式,多重参考系MRF方法,压力进口和速度出口边界控制条件； (3)对转子串接式迷宫螺旋泵、定子串接式迷宫螺旋泵、转子定子串接式迷宫螺旋泵和通用结构泵分别进行数值计算,对各结构的水力性能进行对比,结果表明：定子串接的结构更有利于提高扬程,转子串接的结构更有利于提高效率；在螺旋环之间的环槽位置处并没有压力的增加,而在螺旋环的进口处有局部压力突增； (4)对不等导程串接结构的迷宫螺旋泵进行水力模拟,并对其模型进行验证,表明：数值计算结果与试验结果的误差在可接受范围内,经修正后的模拟计算结果与试验数据可以大致吻合； (5)对不等螺纹头数、不等直径、不、同螺纹齿形的串接模型进行水力计算,定性分析扬程、流量等特征参数的变化。
【关键词】：迷宫螺旋泵 数值计算 串接结构 流场分析 水力分析
【学位授予单位】：北京化工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TH38
【目录】：

• 学位论文数据集5-6
• 摘要6-8
• ABSTRACT8-10
• 目录10-14
• Contents14-18
• 符号和~.略词说明18-19
• 第一章 绪论19-25
• 1.1 概述19-23
• 1.1.1 前言19
• 1.1.2 衍生历程19-21
• 1.1.3 研究发展21-22
• 1.1.4 理论研究22-23
• 1.1.5 迷宫螺旋泵的特点23
• 1.2 本文的研究内容23-25
• 第二章 迷宫螺旋泵基本理论25-37
• 2.1 通用型迷宫螺旋泵25-26
• 2.1.1 迷宫螺旋泵的基本结构25-26
• 2.1.2 迷宫螺旋泵的工作原理26
• 2.2 迷宫螺旋泵结构参数26-28
• 2.2.1 导程和螺旋升角26-27
• 2.2.2 螺槽深27
• 2.2.3 螺槽宽与螺棱宽27
• 2.2.4 齿形角27
• 2.2.5 螺纹头数27-28
• 2.3 特性参数28-32
• 2.3.1 流量28-30
• 2.3.2 扬程30-31
• 2.3.3 功率31-32
• 2.3.4 效率32
• 2.4 串接组合式迷宫螺旋泵32-36
• 2.4.1 结构及主要参数32-35
• 2.4.2 迷宫螺旋泵系列化命名35-36
• 2.5 本章小结36-37
• 第三章 计算流体力学理论37-55
• 3.1 软件介绍37-38
• 3.1.1 计算主程序37
• 3.1.2 网格生成器37-38
• 3.2 流体力学基础38-43
• 3.2.1 控制方程38-39
• 3.2.2 三维湍流模型39-41
• 3.2.3 湍流封闭模式41-42
• 3.2.4 壁面函数42-43
• 3.3 数值计算方法43-51
• 3.3.1 计算区域的离散化43-44
• 3.3.2 控制方程的离散化44-47
• 3.3.3 离散方程组的求解计算47-51
• 3.3.4 亚松弛技术51
• 3.4 边界处理51-54
• 3.4.1 转动模型51-52
• 3.4.2 动静耦合面52
• 3.4.3 进出口边界52-54
• 3.5 本章小结54-55
• 第四章 数值模拟55-85
• 4.1 几何模型56-60
• 4.1.1 流道三维实体造型56-57
• 4.1.2 网格生成57-59
• 4.1.3 指定边界条件类型59-60
• 4.2 基本设置60-64
• 4.2.1 求解器设置60-64
• 4.2.2 网格无关性验证64
• 4.3 环槽64-71
• 4.3.1 螺旋段64-65
• 4.3.2 速度分析65-70
• 4.3.3 环槽参数70-71
• 4.4 模拟结果分析71-78
• 4.4.1 轴向静压力分布71-73
• 4.4.2 速度分布73-75
• 4.4.3 环槽压力分布75-76
• 4.4.4 湍动能和湍动强度76-78
• 4.5 水力性能分析78-84
• 4.5.1 特性曲线78-80
• 4.5.2 水力特性对比80-82
• 4.5.3 环槽的影响82-84
• 4.6 本章小结84-85
• 第五章 不同参数迷宫螺旋泵的分析85-97
• 5.1 不等导程串接迷宫螺旋泵的数值分析及模型验证85-88
• 5.1.1 试验系统85-86
• 5.1.2 结果对比分析86-87
• 5.1.3 流场分布87-88
• 5.2 不等螺纹头数串接迷宫螺旋泵的分析88-90
• 5.2.1 压力和湍动强度88-90
• 5.2.2 水力分析90
• 5.3 不等直径串接迷宫螺旋泵的分析90-93
• 5.3.1 不同直径迷宫螺旋泵的模拟90-92
• 5.3.2 不等直径模型串接92-93
• 5.4 不同螺纹齿形串接迷宫螺旋泵的分析93-96
• 5.4.1 螺纹齿形93-94
• 5.4.2 水力分析94-96
• 5.5 本章小结96-97
• 第六章 总结与展望97-99
• 6.1 总结97-98
• 6.1.1 前处理和求解器97
• 6.1.2 分析结果总结97-98
• 6.2 展望98-99
• 参考文献99-101
• 致谢101-103
• 研究成果及发表的学术论文103-105
• 作者和导师简介105-106
• 附件106-107

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

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3 朱毅征,罗进,韩国军;迷宫螺旋泵和密封的数值分析[J];航空学报;1991年08期

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6 薄相峰;刘波;侯顺利;;螺旋密封性能的试验研究[J];流体机械;2011年08期

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9 马润梅;王奎升;黎镜中;;基于CFD数值模拟和泵性能实验的迷宫螺旋泵泵送机制研究[J];润滑与密封;2008年02期

10 韩国军,朱毅征,赵振文;迷宫—螺旋泵的原理及工作特性[J];水泵技术;1995年03期

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本文编号：374500