旋涡泵内部流场的数值模拟及优化设计

发布时间：2017-07-19 01:12

  本文关键词：旋涡泵内部流场的数值模拟及优化设计

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【摘要】：旋涡泵作为输送液体的叶轮机械在消防、锅炉给水、船舶供水和一般增压场合中应用广泛。目前,旋涡泵存在的主要问题是效率偏低,如何改进其转子与流道结构,进而改善内部流场提高泵的工作效率,是旋涡泵的一项研究课题。 本文是通过仿真方法进行的,通过Pro/E对旋涡泵进行三维造型,用前处理软件对其内部流动区域进行网格划分；运用CFD软件Fluent进行了泵内部流场的数值计算,得到泵的水力特性参数,再利用表格处理软件Excel和曲线拟合软件Origin7.5完成旋涡泵的外部性能曲线绘制。 旋涡泵的优化设计工作：对叶轮的叶片数、叶片类型、流道厚度、流道宽度等多个结构参数进行优化,对各组模型的非额定工况特性进行详细分析,得出了多个模型的最佳尺寸。在单个结构参数优化的基础上,对旋涡泵整体结构进行了综合优化设计。文中还介绍了旋涡泵实验方法,以及使用Fluent进行水泵优化设计时提高软件运行效率的方法。最后在旋涡泵的优化设计部分,得出了旋涡泵各种模型的工况曲线图,通过对比曲线的差异,得出了叶片的交错和对称是如何对旋涡泵的性能产生影响的,还有不同叶片数以及流道的结构参数的设计对旋涡泵的性能的影响。最终得到经过优化过的模型,在部分性能方面有所提升。
【关键词】：旋涡泵 CFD 数值模拟 内部流场 结构参数 优化设计
【学位授予单位】：安徽理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：TH314
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-11
• 1 绪论11-15
• 1.1 旋涡泵概述11-13
• 1.2 课题研究背景13
• 1.3 课题研究内容13-14
• 1.4 课题研究意义14-15
• 2 旋涡泵性能参数和计算流体力学技术15-21
• 2.1 旋涡泵的结构及其工作过程15
• 2.2 旋涡泵的主要性能参数15-16
• 2.3 旋涡泵的工作原理16-18
• 2.4 计算流体动力学概述18-21
• 2.4.1 计算流体动力学18-19
• 2.4.2 计算流体力学的发展19
• 2.4.3 CFD技术在研究旋涡泵内部流场中的应用19-21
• 3 旋涡泵的内部流动特性21-35
• 3.1 模型的建立21
• 3.2 网格的划分21-22
• 3.3 计算参数的设置22-24
• 3.4 流体机械的内部流动的数值模拟24-27
• 3.4.1 流体机械内部流动纳维—斯托克斯方程24-25
• 3.4.2 无黏性流动解25-26
• 3.4.3 黏性流动计算26-27
• 3.5 结果分析27-34
• 3.5.1 旋涡泵的内部压强的比较27-29
• 3.5.2 流道内的流场分析29-30
• 3.5.3 流道壁面的静压比较30-34
• 3.6 本章小结34-35
• 4 旋涡泵性能测试以及与仿真的对比35-45
• 4.1 水泵性能检测35-40
• 4.1.1 流量的测量36
• 4.1.2 旋涡泵扬程的测量36-38
• 4.1.3 轴功率的测量38
• 4.1.4 旋涡泵效率的测量38-39
• 4.1.5 旋涡泵转速测量39-40
• 4.2 测量的结果及图表水泵性能检测40-44
• 4.3 本章小结44-45
• 5 旋涡泵的优化设计45-87
• 5.1 旋涡泵的设计选型45-56
• 5.1.1 旋涡泵的设计选型45-46
• 5.1.2 旋涡泵的分类46-49
• 5.1.3 旋涡泵的流量调节49-50
• 5.1.4 旋涡泵的设计计算50-56
• 5.2 不同模型的建立56-59
• 5.3 结果分析59-76
• 5.4 各种模型的工况曲线汇总76-84
• 5.5 旋涡泵参数的优化设计84-85
• 5.6 本章小结85-87
• 6 结论与展望87-89
• 6.1 结论87-88
• 6.2 展望88-89
• 参考文献89-91
• 致谢91-93
• 作者简介及读研期间主要科研成果93

【参考文献】

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本文编号：560593