变转速工况下螺旋离心泵相似特性研究

发布时间：2017-05-18 12:16

  本文关键词：变转速工况下螺旋离心泵相似特性研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：螺旋离心泵以其优良的通过性能、良好的抗磨损特点和高抗空化空蚀性能,在造纸、污水处理和特殊介质输送领域都有了广泛的应用。螺旋离心泵结构的特殊性在于其叶轮有螺旋部分和离心部分,单叶片,有宽阔的流道,对输送的固体产品损伤小,并且螺旋段作用与螺旋诱导轮的作用相似,使该泵同时具有高抗空化性能。由于螺旋离心泵叶轮结构的特殊性,使得其能量转换的机理与普通离心泵有所不同。目前,螺旋离心泵在节能方面的研究相对与普通离心泵还很滞后,在国内高效螺旋离心泵的设计缺乏系统的理论和实验数据的支持。在应用方面,对其节能的应用研究较少,而应用方面的节能效果有时会远远超出水力设计所预期的在提高泵效率上所达到的效果。 本文拟通过计算流体动力学方法,对不同转速下螺旋离心泵内部流场的流动进行数值计算,对清水和固液两相介质变转速工况下螺旋离心泵的相似特性进行研究,为螺旋离心泵的节能应用以及高效率螺旋离心泵的设计提供参考和理论依据。 本文的主要工作和研究内容： 1、以清水和固液两相含沙水为介质,对不同转速下螺旋离心泵相似工况点内流场进行数值计算,分析转速相似工况下螺旋离心泵内部流场流动参数的分布规律； 2、对螺旋离心泵不同流量工况进行数值计算,得到不同转速工况下螺旋离心泵的扬程、功率和效率随流量的变化规律,研究螺旋离心泵转速相似工况下的外特性相似规律,并分析探讨螺旋离心泵工程应用中通过改变转速方法能够达到的节能效果。 本课题的创新点： 1、对变转速相似工况下螺旋离心泵内部流场进行数值模拟,应用流体力学相似理论,研究流场内流动参数分布和外特性变化规律； 2、研究变转速工况下螺旋离心泵扬程、功率和效率的相似特性,探讨螺旋离心泵相似特性在工程实际中的节能应用。 本课题的结论： 1、变转速工况下螺旋离心泵内部流场流体的运动规律和压力分布规律相似； 2、螺旋离心泵输送清水介质和固相体积分数10%、20%含沙水时扬程比与转速的平方成正比；功率之比与转速的平方成正比；泵的水力效率随转速的升高线性增加； 3、在系统所需流量和扬程低于泵额定流量和扬程时,低转速工况下螺旋离心泵的扬程降低,输入功率也降低,相对于螺旋离心泵在额定转速高效区工作时的能耗更低,能够起到很好的节能效果。
【关键词】：螺旋离心泵 相似特性 数值计算 节能
【学位授予单位】：兰州理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：TH311
【目录】：

• 摘要8-10
• Abstract10-12
• 第1章 绪论12-19
• 1.1 课题名称及来源12
• 1.1.1 课题名称12
• 1.1.2 课题来源12
• 1.2 螺旋离心泵相似特性研究背景及意义12-13
• 1.3 螺旋离心泵研究现状13-15
• 1.3.1 螺旋离心泵简介13-14
• 1.3.2 螺旋离心泵的设计研究14
• 1.3.3 螺旋离心泵内部流动研究14-15
• 1.4 多相流体动力学的研究现状与发展15-16
• 1.4.1 多相流体动力学数学模型15
• 1.4.2 多相流的研究方法15-16
• 1.5 非定常流动的研究现状16-17
• 1.6 变转速泵相似特性研究现状17
• 1.7 本文主要研究内容概述17-19
• 第2章 基本理论19-31
• 2.1 计算流体力学理论基础19-25
• 2.1.1 计算流体力学基本方程19-21
• 2.1.2 计算流体力学数值解法及SIMPLE算法21-22
• 2.1.3 湍流的数值模拟方法22-23
• 2.1.4 初始及边界条件23-24
• 2.1.5 非定常流动问题24-25
• 2.2 固液两相流理论25-28
• 2.2.1 单流体模型及其基本方程25
• 2.2.2 双流体模型及其基本方程25-27
• 2.2.3 欧拉—拉格朗日模型及其基本方程27
• 2.2.4 Fluent中提供的多相流模型27-28
• 2.3 流体机械相似理论28-30
• 2.3.1 流体力学相似理论28-29
• 2.3.2 流体机械流动相似条件29
• 2.3.3 螺旋离心泵变转速工况外特性相似29-30
• 2.4 本章小结30-31
• 第3章 螺旋离心泵水力模型的建立和计算网格划分31-41
• 3.1 螺旋离心泵水力模型的建立31-35
• 3.1.1 螺旋离心泵叶轮水力设计31-32
• 3.1.2 螺旋离心泵压水室的水力设计32-33
• 3.1.3 螺旋离心泵水力模型实体建模33-35
• 3.2 螺旋离心泵计算域网格划分35-40
• 3.2.1 网格的划分及网格类型35-38
• 3.2.2 螺旋离心泵全流道模型网格的划分38-40
• 3.3 本章小结40-41
• 第4章 变转速工况下螺旋离心泵内特性研究41-58
• 4.1 数值计算方法及边界条件的确定41-42
• 4.1.1 清水工况下数值计算方法及边界条件的确定41-42
• 4.1.2 固液两相工况下数值计算方法42
• 4.2 清水工况下螺旋离心泵内特性分析42-50
• 4.2.1 螺旋离心泵相似工况下内流场流线分布42-44
• 4.2.2 螺旋离心泵相似工况下内流场压力分布特性44-47
• 4.2.3 螺旋离心泵相似工况下内流场速度分布47-50
• 4.3 两相介质变转速工况螺旋离心泵内特性分析50-57
• 4.3.1 螺旋离心泵两相流动相似工况下流场流线分布50-53
• 4.3.2 螺旋离心泵两相流动相似工况下流场压力分布53-57
• 4.4 本章小结57-58
• 第5章 螺旋离心泵外特性相似研究及节能探讨58-76
• 5.1 清水工况螺旋离心泵相似工况外特性规律58-63
• 5.1.1 清水工况数值计算结果59-61
• 5.1.2 清水工况下螺旋离心泵的扬程特性61-63
• 5.1.3 清水工况下螺旋离心泵的功率和效率特性63
• 5.2 两相介质变转速工况螺旋离心泵外特性分析63-70
• 5.2.1 螺旋离心泵内两相流动计算结果64-69
• 5.2.2 两相介质工况下螺旋离心泵的外特性69-70
• 5.3 螺旋离心泵变转速相似规律及节能应用探讨70-74
• 5.4 本章小结74-76
• 结论与展望76-77
• 参考文献77-82
• 致谢82-83
• 附录A 攻读学位期间发表的学术论文目录83

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 徐朝晖,吴玉林,陈乃祥,刘宇,张梁,吴玉珍;基于滑移网格与RNG湍流模型计算泵内的动静干扰[J];工程热物理学报;2005年01期

2 陈党民,李新宏,黄淑娟;部分流泵整机非定常流动数值模拟[J];工程热物理学报;2005年S1期

3 高波;杨敏官;;旋流泵内颗粒分布及对盐析特性的影响[J];工程热物理学报;2009年12期

4 李仁年,刘成胜,王秋红;影响螺旋离心泵扬程的因素分析[J];兰州理工大学学报;2005年01期

5 李仁年;王秋红;刘成胜;;求解螺旋离心泵内部流动的数值模型[J];兰州理工大学学报;2006年01期

6 李仁年;王秋红;;固液两相流对螺旋离心泵流场影响的数值分析[J];兰州理工大学学报;2009年02期

7 敏政;朱登魁;韩伟;张忠华;李哲宇;;基于辅助线的螺旋离心泵叶轮的水力设计方法改进[J];兰州理工大学学报;2012年02期

8 敏政;朱登魁;戴雪兵;马薇;张忠华;;基于速度系数法和型线方程相结合的螺旋离心泵叶轮设计方法[J];兰州理工大学学报;2012年04期

9 刘成胜,李仁年;螺旋离心泵的外特性试验与流场数值分析[J];火箭推进;2005年05期

10 徐朝晖,吴玉林,陈乃祥,刘宇,张梁;高速泵内三维非定常动静干扰流动计算[J];机械工程学报;2004年03期

中国博士学位论文全文数据库 前3条

1 徐朝晖;高速离心泵内全流道三维流动及其流体诱发压力脉动研究[D];清华大学;2004年

2 倪永燕;离心泵非定常湍流场计算及流体诱导振动研究[D];江苏大学;2008年

3 韩伟;浮选机内多相流动特性及浮选动力学性能的数值研究[D];兰州理工大学;2009年

中国硕士学位论文全文数据库 前2条

1 王国栋;螺旋离心泵内部流场及特性研究[D];兰州理工大学;2009年

2 权辉;螺旋离心泵内部流动和能量转换机理的研究[D];兰州理工大学;2012年

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本文编号：376042