轴流泵的参数化设计及数值模拟

发布时间：2017-07-03 06:17

  本文关键词：轴流泵的参数化设计及数值模拟

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【摘要】：轴流泵适用于低扬程、大流量的场合。轴流泵的结构简单，使用方便，在工农业部门中应用广泛，特别是南水北调等大型的水利工程需要大量的高性能的轴流泵。所以，提高轴流泵的设计水平，具有重大的社会效益和经济效益。本文旨在对轴流泵进行优化设计，并讨论几个几何参数对轴流泵性能的影响。 本文基于参数化的设计思想，采用理论计算结合数值模拟的方法设计轴流泵。首先，在EXCEL软件中采用升力法计算出轴流泵的各项参数，建立参数之间的数值关系。然后，借助MATLAB编程，自动读取EXCEL表格中的相关参数，生成脚本文件，快速生成轴流泵的几何体。采用结构化网格技术，运用计算流体动力学软件STAR-CD，基于k-epsilon/RNG紊流模型和SIMPLE算法对轴流泵内部的三维流场进行数值模拟。根据CFD计算的结果，预测模型的扬程和效率，分析内流的速度分布和压力分布规律，，指导轴流泵结构优化的方向。修改EXCEL表格中相关参数的取值，再次运行MATLAB程序，就可以生成新的几何体并进行模拟计算。 通过CFD分析，验证了理论设计中叶顶间隙、轮毂比和叶片平面重叠系数的取值的合理性。叶顶间隙的增大，会得该轴流泵的扬程和效率均减小。轮毂比为0.47时，该轴流泵的效率较高。随着叶片平面重叠系数的增大，该轴流泵的扬程略有增加。后弯12度的叶片的振动特性比直叶片好。
【关键词】：轴流泵 参数化设计 CFD
【学位授予单位】：华中科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：TH312
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-6
• 符号说明6-10
• 1 绪论10-18
• 1.1 轴流泵设计的意义和方法10-13
• 1.2 CFD 在轴流泵设计中的应用13-14
• 1.3 影响轴流泵性能的几何参数14-15
• 1.4 轴流泵叶片的周向弯曲15-16
• 1.5 本文的主要内容16-18
• 2 参数化设计及建模18-31
• 2.1 初步方案的理论计算18-28
• 2.2 构建几何模型28-29
• 2.3 生成网格29-30
• 2.4 本章小结30-31
• 3 叶轮内流场的数值模拟31-37
• 3.1 控制方程和紊流模型31-33
• 3.2 边界条件和监视量的设置33-34
• 3.3 计算结果分析34-36
• 3.4 本章小结36-37
• 4 几何参数对轴流泵性能的影响37-48
• 4.1 叶顶间隙对轴流泵性能的影响37-40
• 4.2 轮毂比对轴流泵性能的影响40-43
• 4.3 叶片平面重叠系数的变化对轴流泵性能的影响43-46
• 4.4 本章小结46-48
• 5 周向弯角对轴流泵性能的影响48-57
• 5.1 叶片周向弯曲的轴流泵的外特性48
• 5.2 周向后弯叶片的空化性能48-50
• 5.3 叶片周向后弯的形式对轴流泵动态性能的影响50-57
• 6 总结及展望57-59
• 6.1 总结57
• 6.2 展望57-59
• 致谢59-60
• 参考文献60-62

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 田瑞峰,李兆君,贾辉,庞凤阁;双方程湍流模型在叶栅稳态流动中的应用[J];动力工程;2005年06期

2 王凤华;杨爱玲;戴韧;徐小龙;陈康民;杨燕丽;;前弯叶片对轴流泵噪声辐射性能的影响[J];动力工程学报;2011年06期

3 王桃;严敬;严利;;基于水力设计的轴流泵叶片的三维建模方法[J];兰州理工大学学报;2010年03期

4 杨军虎;王s

本文编号：512603