自吸离心泵优化设计及性能试验研究

发布时间：2017-08-14 21:16

  本文关键词：自吸离心泵优化设计及性能试验研究

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【摘要】：随着社会的进步和工农业的高速发展，人们对设备的要求越来越高，，由于自吸泵能够实现自吸，便于远程控制，因此广泛应用在工农业多个领域，这就对自吸泵的自吸性能及效率等方面提出了更高的要求。而目前对影响自吸离心泵自吸性能的因素尚未完全明了,业界主要根据经验及大量的试验来选取参数,对其内部流场流动机理研究不多，导致研发周期及成本会大量增加，且自吸性能达不到预期的效果。 本论文在对现有自吸泵研究成果总结的基础上,通过对普通多级离心泵进行简单改进，采用理论分析结合泵内流场定常数值流体力学模拟及正交试验的方法，发现结构参数对自吸性能的影响，并对自吸泵的内部流场及相关零部件进行了优化设计,确定了最优方案，最后制造出实体泵,并进行了实验验证。本文为离心式多级自吸泵的优化设计提供了依据，具有一定的工程实用价值。本文的主要研究内容如下: （1）理论分析与实验相结合，首先对自吸泵原理进行了介绍，其次对主要零部件功能进行了分析，最后对自吸泵的关键零部件进行了具体设计，并对整泵进行了3D建模。 （2）运用定常数值算法，分别模拟了内混式多级自吸泵与普通多级泵在正常运行时的流场的压强和流速的分布及外特性变化特征，从而找到相同条件下，自吸泵内部零件对水力性能的影响，为以后自吸泵的设计研究打下基础。 （3）利用正交试验的方法，结合测试数据，分析了回流孔大小，初始液面高度，回流阀弹簧片厚度，气液分离室形状等对自吸性能的影响，研究主次顺序关系，获得了最优的结构尺寸组合。 （4）运用有限元分析对回流阀座进行了静力学强度模拟，并模拟了阀座在60℃的条件下10000小时后发生蠕变时的力学性能。 （5）对实体泵进行测试，确定了自吸泵的水力性能与自吸性能曲线，并与模拟结果进行对比，说明了数值流体力学模拟的方法能够准确的预测多级自吸离心泵的性能和内部流动特性。
【关键词】：自吸泵 优化设计 自吸性能 正交试验 计算流体力学
【学位授予单位】：苏州大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TH311
【目录】：

• 摘要4-6
• Abstract6-11
• 第一章 绪论11-17
• 1.1 研究背景及意义11-12
• 1.2 国内外研究现状12-15
• 1.3 本文的研究目标和研究内容15-17
• 1.3.1 研究目标15
• 1.3.2 研究内容15-17
• 第二章 自吸离心泵性能及结构设计17-31
• 2.1 多级自吸泵结构及工作原理17-18
• 2.2 自吸泵的性能及其影响因素18-20
• 2.2.1 自吸泵的自吸性能18-19
• 2.2.2 自吸泵吸入管内气体的运动19-20
• 2.3 设计模型的选择20
• 2.4 自吸装置部件的设计20-29
• 2.4.1 气液分离室设计21-23
• 2.4.2 回流孔的设计23-25
• 2.4.3 回流阀的设计25-27
• 2.4.4 储液室的设计27-29
• 2.5 自吸泵 3D 建模及装配29-30
• 2.6 本章小结30-31
• 第三章 自吸泵水力性能定常数值模拟31-45
• 3.1 流体力学的基本概念31-34
• 3.1.1 流体力学中的压强31-32
• 3.1.2 描述流体运动的方法32-33
• 3.1.3 标准 k - 湍流模型33-34
• 3.2 几何模型的建立34-35
• 3.3 网格划分35-36
• 3.4 边界条件设置36-38
• 3.5 计算结果及分析38-44
• 3.5.1 内部流场分布38-41
• 3.5.2 流线分布对比41-42
• 3.5.3 外特性曲线对比42-44
• 3.5.4 误差分析44
• 3.6 本章小结44-45
• 第四章 关键零部件的有限元分析45-52
• 4.1 塑料阀座的有限元分析45
• 4.2 有限元模型的建立45-46
• 4.3 设置材料特性46-47
• 4.4 有限元网格划分47
• 4.5 施加载荷与约束条件47-49
• 4.5.1 装配过程中载荷的施加47-48
• 4.5.2 工作过程中载荷的施加48-49
• 4.6 有限元分析结果49-51
• 4.6.1 装配过程中的阀座 FEA 结果49-50
• 4.6.2 60℃时100000h蠕变后的FEA结果50-51
• 4.7 本章小结51-52
• 第五章 自吸泵结构参数正交设计52-59
• 5.1 自吸性能的影响因素52
• 5.2 正交试验设计简介52-53
• 5.3 正交表的设计53-56
• 5.3.1 影响因素的确定53-56
• 5.3.2 确定试验方案56
• 5.3.3 正交表56
• 5.4 试验结果分析56-58
• 5.4.1 极差分析57-58
• 5.4.2 再设计，试验58
• 5.5 本章小结58-59
• 第六章 实体泵相关性能试验的测定59-68
• 6.1 实体泵自吸性能的测定59-64
• 6.1.1 真空容器法测自吸性能59-61
• 6.1.2 自吸泵自吸时间的测定61-64
• 6.2 模型泵水力性能的测试64-66
• 6.3 实体泵噪声测试66
• 6.4 样机现场安装测试66-67
• 6.5 本章小结67-68
• 第七章 总结与展望68-70
• 7.1 总结68
• 7.2 展望68-70
• 参考文献70-73
• 攻读学位期间本人出版或公开发表的论著、论文73-74
• 致谢74-75

【参考文献】

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本文编号：674739