冲压泵旋转部件及其外侧泵腔的研究

发布时间：2017-06-12 18:00

  本文关键词：冲压泵旋转部件及其外侧泵腔的研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：冲压焊接式离心泵,简称冲压泵。从泵进口到出口,除叶轮之外,还包括叶轮锁紧螺母、叶轮轴套等旋转部件,包围在这些旋转部件外侧的空间为泵腔,冲压泵泵腔的容积在泵的总体积中占有较大比重。在泵轴旋转带动下,腔内液体与叶轮后盖板表面、导叶后盖板表面,以及叶轮螺母等旋转部件之间就会产生较大圆盘摩擦损失；同时腔内流体伴有冲击、脱流、速度方向及大小改变等,从而引起较大的局部水力损失。因此,冲压泵旋转部件及其外侧泵腔的研究,对优化冲压泵设计方法、改善冲压泵水力性能、推进行业节能环保有十分重要的经济和社会意义。 本文以泵腔喉部宽度、泵腔结构、叶轮螺母结构等为研究对象,设计多组泵腔方案与旋转部件方案,并对两者进行组合研究；采用CFD数值模拟方法,对叶轮、导叶和泵腔内部流动状态进行计算和分析,对不同结构方案与离心泵性能曲线之间的关系进行理论分析,并制造部分样机对模拟结果进行试验验证,最终得到了几种优秀的模型。本文主要研究工作与结论如下： 1.建立数值分析模型。采用Pro/E三维建模软件,建立MDP64-20的立式多级冲压焊接离心泵的几何模型；然后在Gambit软件中划分网格；再借助CFD数值分析软件FLUENT,定义Fluent求解器参数,选择离散化方法,进行MDP64-20的立式多级冲压焊接离心泵的内部流场分析。 2.泵腔喉部宽度的研究。以泵腔喉部宽度为研究参数,制定多组平面隔板研究方案,对冲压泵泵腔进行研究。利用Fluent后处理工具,分析冲压泵内部流动规律,绘制冲压泵性能曲线,比较各种方案对冲压泵效率的改善情况,确定泵腔喉部宽度的最佳选取范围。 3.泵腔结构的研究。在泵腔喉部宽度确定的基础上,制定平面隔板、曲面隔板、L隔板和型线隔板四种方案,对泵腔结构进行研究。通过流场分析、性能曲线分析,比较四种隔板方案对冲压泵水力性能的影响,确定最佳结构方案。 4.旋转部件的研究。在最佳泵腔结构方案的基础上,制定多组螺母结构方案,研究叶轮锁紧螺母对冲压泵水力性能的影响,并通过压力、速度云图探究旋转部件对泵外特性产生影响的内在机理。 5.试验研究。介绍了试验装置系统及试验方法,对d=0mm平面隔板方案、d=1mm平面隔板方案、d=1mm型线隔板方案的三组样机进行性能试验,根据试验结果绘制冲压泵性能曲线。并与前述模拟结果相对比,通过分析表明了CFD数值模拟结果的可靠性,同时得出三组样机的优劣及共性,并从理论层面进行了合理解释。
【关键词】：冲压焊接离心泵 旋转部件 泵腔 数值模拟 试验研究
【学位授予单位】：浙江工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：TH311
【目录】：

• 摘要5-7
• ABSTRACT7-12
• 第1章 绪论12-20
• 1.1 概述12-13
• 1.2 国内外研究现状13-18
• 1.2.1 冲压泵效率损失的研究14-16
• 1.2.2 冲压泵旋转部件的研究16-17
• 1.2.3 冲压泵泵腔的研究17-18
• 1.3 主要研究内容18-20
• 1.3.1 研究内容18
• 1.3.2 技术路线18-20
• 第2章 冲压泵CFD数值计算及性能预测方法20-40
• 2.1 计算流体动力学的整体工作步骤20-21
• 2.2 建立流体域模型21-27
• 2.2.1 模型泵特征尺寸与设计参数21-23
• 2.2.2 基于Pro/E的流体域三维实体建模23-27
• 2.3 冲压泵流体域的网格生成27-29
• 2.3.1 网格划分27-28
• 2.3.2 网格检查和优化28-29
• 2.3.3 边界条件设定29
• 2.4 CFD内流场模拟理论和计算方法29-36
• 2.4.1 流体力学基本控制方程组29-32
• 2.4.2 数值离散化方法32-33
• 2.4.3 流场数值解法33-34
• 2.4.4 湍流模型34-36
• 2.4.5 模型参数的定义36
• 2.5 计算结果的后处理36-37
• 2.5.1 创建需要后处理的表面36-37
• 2.5.2 显示速度矢量图、速度云图、压力云图37
• 2.6 基于CFD的离心泵性能预测方法37-38
• 2.6.1 离心泵各性能参数的计算公式37
• 2.6.2 总效率估算37-38
• 2.7 本章小结38-40
• 第3章 泵腔对冲压泵性能的影响40-60
• 3.1 模型泵41-45
• 3.1.1 流场分析41-43
• 3.1.2 性能预测43-45
• 3.2 泵腔喉部宽度对冲压泵性能的影响45-51
• 3.2.1 平面隔板方案概述45-46
• 3.2.2 流场分析46-48
• 3.2.3 性能预测48-51
• 3.3 泵腔结构对冲压泵性能的影响51-58
• 3.3.1 曲面隔板方案51-52
• 3.3.2 L隔板方案52-53
• 3.3.3 型线隔板方案53-54
• 3.3.4 四种泵腔结构对比54-58
• 3.4 本章小结58-60
• 第4章 旋转部件对冲压泵性能的影响60-66
• 4.1 方案概述61-62
• 4.2 流场分析62-63
• 4.3 性能预测63-65
• 4.4 本章小结65-66
• 第5章 冲压泵外特性试验研究66-76
• 5.1 试验装置系统与设计方案66-68
• 5.1.1 试验装置系统66-68
• 5.1.2 设计方案68
• 5.2 试验方法68-70
• 5.3 试验结果分析70-75
• 5.3.1 d=0mm平面隔板方案性能试验结果70-71
• 5.3.2 d=1mm平面隔板方案性能试验结果71-73
• 5.3.3 d=1mm型线隔板方案性能试验结果73-74
• 5.3.4 试验结果总结74-75
• 5.4 本章小结75-76
• 第6章 总结与展望76-78
• 6.1 总结76-77
• 6.2 展望77-78
• 符号说明78-80
• 参考文献80-84
• 致谢84-86
• 攻读学位期间参加的科研项目和成果86-87

【参考文献】

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