潜水轴流泵大规模数值模拟

发布时间：2017-08-02 20:06

  本文关键词：潜水轴流泵大规模数值模拟

  更多相关文章： 潜水轴流泵 ICEM 网格 STAR-CD FLUENT

【摘要】：潜水轴流泵是叶片泵中比转速较高的一种泵,主要应用在大流量、低扬程的场合,因其安装及操作方便,广泛应用于国民经济各个领域。它的内部流动较复杂,一直以来对轴流泵的研究方法主要以试验为主,但由于其工作处于旋转状态,所以对内部流场的测量较困难。随着计算机技术的发展,目前广泛采用数值模拟的方法来进一步深入研究轴流泵的性能。当前有多种可用于轴流泵数值模拟的软件,每款软件也有不同的特色,但网格规模的大小、求解器的效率和精度及湍流模型选取的不同对计算结果会产生一定的影响。 本文针对QZ700型潜水轴流泵,首先对三套密度不同的网格进行定常数值模拟,对比了在不同网格密度下的计算结果；然后用同一高密度网格分别选取两种不同的湍流模型进行了非定常数值模拟,对比了不同湍流模型的分析结果；最后,用不同密度的网格采用相同的湍流模型进行非定常数值模拟,对比了不同网格密度在同一湍流模型在非定常下的分析结果。得到以下一些成果： 1、本文用ICEM软件划分了三套密度不同的非结构化网格,分别导入到FLUENT进行数值模拟。采用相同的边界条件、湍流模型、计算方法进行计算,然后对计算结果进行比较,发现网格密度越大计算值越接近于试验值,许多文献中讨论的网格无关性只适用于工程,但对于数值模拟而言,增加网格密度可以更加准确和细致地对轴流泵流场进行分析。 2、应用FLUENT软件,分别采用Spalart-Allmaras模型、SST k-omega模型进行数值模拟。结果发现对于本文的计算模型,SST k-omega湍流模型比Spalart-Allmaras模型计算结果更接近试验值。 3、在FLUENT中选用两种密度不同的网格,对轴流泵进行三维非定常数值模拟,发现网格密度度越大计算值越接近实验值。虽然网格的数量增加到一定程度以后计算结果趋于稳定,但还是有细微的差别,对于科学研究,应该在环境允许和保证网格质量的前提下尽量加大网格密度。
【关键词】：潜水轴流泵 ICEM 网格 STAR-CD FLUENT
【学位授予单位】：昆明理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TH312
【目录】：

• 摘要6-7
• Abstract7-12
• 第一章 绪论12-18
• 1.1 概述12
• 1.2 文献综述12-16
• 1.2.1 轴流泵设计方法12-13
• 1.2.2 进水和出水流道设计13
• 1.2.3 数值模拟13-15
• 1.2.4 理论和试验研究15-16
• 1.3 本文主要工作16-18
• 第二章 轴流泵及流体数值模拟方法简介18-32
• 2.1 轴流泵结构概述18-19
• 2.2 轴流泵中液体在叶轮内的流动分析19-23
• 2.2.1 圆柱层无关性假设20-21
• 2.2.2 速度三角形21-22
• 2.2.3 速度环量和轴面速度沿半径分布的规律22-23
• 2.3 流体动力学基本方程23-24
• 2.4 湍流数值模拟24-26
• 2.4.1 直接数值模拟25
• 2.4.2 雷诺平均模拟25
• 2.4.3 大涡数值模拟25
• 2.4.4 三种数值模拟方法的比较25-26
• 2.5 常用的湍流模型26
• 2.6 离散方程的压力—速度耦合的处理26-27
• 2.7 本文数值模拟相关软硬件简介27-29
• 2.7.1 数值模拟相关软件27-29
• 2.7.2 并行数值模拟相关硬件29
• 2.8 本章小结29-32
• 第三章 轴流泵三维建模和网格生成32-42
• 3.1 轴流泵三维建模32-35
• 3.1.1 叶轮和导叶建模32-34
• 3.1.2 轴流泵流场计算域建模34-35
• 3.2 网格划分35-38
• 3.2.1 网格的生成过程35-37
• 3.2.2 生成三种密度不同的网格37-38
• 3.3 本章小结38-42
• 第四章 潜水轴流泵全流道三维定常分析42-50
• 4.1 模型参数及边界条件的设置42
• 4.2 软件的选取42-44
• 4.3 不同密度网格的计算分析44-47
• 4.3.1 计算结果的对比47
• 4.3.2 计算产生误差的原因分析47
• 4.4 本章小结47-50
• 第五章 潜水轴流泵全流道三维非定常分析50-82
• 5.1 计算模型网格及边界条件50
• 5.1.1 计算网格50
• 5.1.2 数值方法50
• 5.1.3 边界条件50
• 5.2 不同湍流模型计算结果分析50-65
• 5.2.1 不同湍流模型应用分析51-60
• 5.2.2 不同湍流模型计算的压力脉动过程分析60-65
• 5.3 不同密度网格计算结果分析65-80
• 5.3.1 不同密度网格计算结果的对比74
• 5.3.2 不同密度网格计算的压力脉动过程对比分析74-80
• 5.4 本章小结80-82
• 第六章 总结与展望82-84
• 6.1 本文结论82
• 6.2 课题研究方向展望82-84
• 致谢84-86
• 参考文献86-92
• 附录 (攻读硕士学位期间撰写的学术论文)92

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 韩小林;冯峰;石岩峰;;叶轮参数对020Q84喷水推进轴流泵性能的影响[J];船舶工程;2009年01期

2 朱红耕;H/D值对肘形进水流道水力特性影响的数值模拟[J];水利与建筑工程学报;2004年04期

3 任静,吴玉林,杨建明,张伟,曹树良;水力机械转轮内的CFD分析及优化设计[J];工程热物理学报;2000年03期

4 唐宏芬,张梁,吴玉林;双级轴流泵内部三维紊动流场CFD分析[J];工程热物理学报;2003年03期

5 刘超,袁家博,汤方平,周济人,成立;双速双高效点轴流泵模型试验及应用[J];中国给水排水;2001年12期

6 王松岭 ,袁雄俊,许文朝;大型动(静)叶调节轴流泵调节性能的新型数学模型及应用[J];华北电力技术;2003年03期

7 施卫东;低扬程轴流泵水力模型的试验研究[J];江苏理工大学学报;1998年01期

8 汤方平,袁家博,周济人;轴流泵站进出水流道水力损失的试验研究[J];排灌机械;1995年03期

9 施卫东,关醒凡,黄汉平,赵锡明;低扬程轴流泵模型装置相似换算的研究[J];排灌机械;1996年02期

10 陆林广,吴开平,冷豫,祝婕;泵站出水流道模型水力损失的测试[J];排灌机械;2005年05期

，

本文编号：610986