离心泵叶轮不等扬程水力设计方法研究
发布时间：2023-05-06 20:56
离心泵广泛应用于农业排灌、市政、轻工、化工、建筑、矿山和冶金等部门。随着社会进步和科技发展,人们对泵的高效率、稳定性和低噪声等方面提出了更苛刻的要求。目前广泛采用的离心泵叶轮水力设计方法,主要是以Stepanoff的经验系数方法为基础的相似设计法。这种方法的特点是总结了前人设计制造经验,特别是应用计算机以后,建立了优秀水力模型的数据库,这样,根据所需要的流量、扬程,从数据库选出合适比转数的水力模型设计一台相似泵,满足生产上的需要。但是,随着近年来对离心泵设计工况点的参数(如流量、扬程等)的精度要求越来越高,传统一元理论日益显示出在设计方面的不足。 本文通过对3种离心泵方案等扬程设计研究,发现等扬程设计离心泵在叶片出口处流动并不理想,通过采用不等扬程设计方法,分别对3种离心泵方案进行了水力设计,获得了较好的叶片出口总压,静压及流速分布。并结合数值模拟CFD技术,对两种设计结果进行定常和非定常数值模拟,证实了不等扬程设计离心泵叶片方法的优越性,最后分别对等扬程设计的离心泵和不等扬程设计的离心泵进行试验研究和比较分析,进一步证实了不等扬程设计离心泵叶轮理论的正确性。 本文主要的研究工作及创新...
【文章页数】：156 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
1.1 引言
1.2 离心泵水力设计方法研究现状
1.2.1 相似换算法
1.2.2 速度系数法
1.2.3 面积比原理
1.2.4 优化设计法
1.2.5 三元理论水力设计方法
1.3 离心泵内部流动数值模拟研究进展
1.3.1 数值模拟研究发展
1.3.2 离心泵内部流场数值模拟
1.4 不等环量设计法在流体机械中的应用
1.4.1 风机中的应用
1.4.2 轴流泵中的应用
1.5 本文主要研究内容
第二章 离心泵叶轮不等扬程水力设计基本理论
2.1 离心泵叶轮水力设计方法概述
2.2 离心泵基本方程式
2.3 滑移系数定义
2.4 滑移系数公式
2.5 传统离心泵叶轮水力设计过程
2.5.1 基本设计参数
2.5.2 速度系数法初步确定叶轮主要尺寸
2.5.3 精算叶轮外径
2.6 离心泵叶轮不等扬程水力设计方法
2.6.1 传统水力设计存在的问题
2.6.2 离心泵叶轮不等扬程水力设计方法基本理论
2.7 本章小结
第三章 数值计算基本理论
3.1 控制方程
3.1.1 连续性方程
3.1.2 动量方程
3.2 Reynolds时均化的N-S方程
3.3 湍流模型
3.4 控制方程的离散
3.5 速度场和压力场耦合的SIMPLE算法
3.6 初始条件及边界条件
3.6.1 初始条件
3.6.2 进口边界条件
3.6.3 出口边界条件
3.6.4 固壁边界条件
3.7 本章小结
第四章 离心泵内部流动定常数值模拟
4.1 离心泵的基本参数
4.1.1 等扬程设计法确定泵的几何参数
4.1.2 不等扬程设计法确定泵的几何参数
4.2 叶轮蜗壳三维造型及网格生成
4.3 离心泵内全流场数值模拟
4.3.1 边界条件
4.3.2 数学模型
4.4 数值模拟结果及分析
4.4.1 静压分布结果及分析
4.4.2 绝对速度分布结果及分析
4.4.3 相对速度分布结果及分析
4.4.4 蜗壳内4断面上速度分布结果及分析
4.4.5 叶轮出口扬程分布结果及分析
4.4.6 离心泵性能的预测
4.5 本章小结
第五章 不等扬程离心泵内部流动非定常数值模拟
5.1 数值计算模型及方法
5.2 非定常模拟结果及分析
5.2.1 叶轮旋转对静压分布的影响
5.2.2 叶轮旋转对速度分布的影响
5.2.3 叶轮旋转对总压分布的影响
5.2.4 各设计方案蜗壳不同监测点的压力脉动
5.2.5 压力系数Cp脉动的计算结果及分析
5.3 本章小结
第六章 离心泵性能试验
6.1 实验装置与测试系统
6.1.1 离心泵试验台
6.1.2 泵测试系统及附件
6.1.3 性能测试具体操作
6.2 数值模拟与试验的对比
6.3 实验结果与分析
6.4 本章小结
第七章 不等扬程离心泵水力设计的工程应用
7.1 在双叶片离心式污水泵领域的工程应用
7.1.1 问题的提出
7.1.2 水力设计思路
7.1.3 工程应用效果
7.2 在自来水厂取水泵中的应用
7.2.1 问题提出
7.2.2 取水泵性能及工程应用效果
7.3 在核电站冷却水循环泵中的应用
7.3.1 问题的提出
7.3.2 水力模型泵制造
7.3.3 核电站冷却水循环泵模型试验验证
7.3.4 试验结论
7.3.5 工程应用前景
7.4 本章小结
第八章 总结与展望
8.1 研究总结
8.2 进一步研究展望
参考文献
致谢
作者攻读博士学位期间的主要科研成果
本文编号：3809600
【文章页数】：156 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
1.1 引言
1.2 离心泵水力设计方法研究现状
1.2.1 相似换算法
1.2.2 速度系数法
1.2.3 面积比原理
1.2.4 优化设计法
1.2.5 三元理论水力设计方法
1.3 离心泵内部流动数值模拟研究进展
1.3.1 数值模拟研究发展
1.3.2 离心泵内部流场数值模拟
1.4 不等环量设计法在流体机械中的应用
1.4.1 风机中的应用
1.4.2 轴流泵中的应用
1.5 本文主要研究内容
第二章 离心泵叶轮不等扬程水力设计基本理论
2.1 离心泵叶轮水力设计方法概述
2.2 离心泵基本方程式
2.3 滑移系数定义
2.4 滑移系数公式
2.5 传统离心泵叶轮水力设计过程
2.5.1 基本设计参数
2.5.2 速度系数法初步确定叶轮主要尺寸
2.5.3 精算叶轮外径
2.6 离心泵叶轮不等扬程水力设计方法
2.6.1 传统水力设计存在的问题
2.6.2 离心泵叶轮不等扬程水力设计方法基本理论
2.7 本章小结
第三章 数值计算基本理论
3.1 控制方程
3.1.1 连续性方程
3.1.2 动量方程
3.2 Reynolds时均化的N-S方程
3.3 湍流模型
3.4 控制方程的离散
3.5 速度场和压力场耦合的SIMPLE算法
3.6 初始条件及边界条件
3.6.1 初始条件
3.6.2 进口边界条件
3.6.3 出口边界条件
3.6.4 固壁边界条件
3.7 本章小结
第四章 离心泵内部流动定常数值模拟
4.1 离心泵的基本参数
4.1.1 等扬程设计法确定泵的几何参数
4.1.2 不等扬程设计法确定泵的几何参数
4.2 叶轮蜗壳三维造型及网格生成
4.3 离心泵内全流场数值模拟
4.3.1 边界条件
4.3.2 数学模型
4.4 数值模拟结果及分析
4.4.1 静压分布结果及分析
4.4.2 绝对速度分布结果及分析
4.4.3 相对速度分布结果及分析
4.4.4 蜗壳内4断面上速度分布结果及分析
4.4.5 叶轮出口扬程分布结果及分析
4.4.6 离心泵性能的预测
4.5 本章小结
第五章 不等扬程离心泵内部流动非定常数值模拟
5.1 数值计算模型及方法
5.2 非定常模拟结果及分析
5.2.1 叶轮旋转对静压分布的影响
5.2.2 叶轮旋转对速度分布的影响
5.2.3 叶轮旋转对总压分布的影响
5.2.4 各设计方案蜗壳不同监测点的压力脉动
5.2.5 压力系数Cp脉动的计算结果及分析
5.3 本章小结
第六章 离心泵性能试验
6.1 实验装置与测试系统
6.1.1 离心泵试验台
6.1.2 泵测试系统及附件
6.1.3 性能测试具体操作
6.2 数值模拟与试验的对比
6.3 实验结果与分析
6.4 本章小结
第七章 不等扬程离心泵水力设计的工程应用
7.1 在双叶片离心式污水泵领域的工程应用
7.1.1 问题的提出
7.1.2 水力设计思路
7.1.3 工程应用效果
7.2 在自来水厂取水泵中的应用
7.2.1 问题提出
7.2.2 取水泵性能及工程应用效果
7.3 在核电站冷却水循环泵中的应用
7.3.1 问题的提出
7.3.2 水力模型泵制造
7.3.3 核电站冷却水循环泵模型试验验证
7.3.4 试验结论
7.3.5 工程应用前景
7.4 本章小结
第八章 总结与展望
8.1 研究总结
8.2 进一步研究展望
参考文献
致谢
作者攻读博士学位期间的主要科研成果
本文编号：3809600
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/jixiegongcheng/3809600.html
