双吸离心泵叶片数及叶轮形式对泵性能影响的研究

发布时间：2017-08-17 11:31

  本文关键词：双吸离心泵叶片数及叶轮形式对泵性能影响的研究

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【摘要】：双吸离心泵具有单机流量大、结构简单等特点,是泵类产品中应用非常广泛的一种。国内目前生产的双吸泵在实际运行时的效率较发达国家低十个百分点左右,为此,有必要对国产双吸泵进行研究和技术改造,以改善其水力性能。 本文以1200S56型双吸离心泵为研究对象,通过数值模拟该双吸泵的内部流动,对比模拟值与试验值,最后认定通过所做的数值计算来研究泵的性能是有可行性的。由于双吸离心泵叶片数的恰当选择是提高泵水力性能的重要方法,选择建立不同叶片数的叶轮流道实体模型(原设计叶片数为6,新建叶轮叶片数为5和7),与建好的其他过流部件的模型分别组装,利用CFD软件进行数值模拟,最后进行分析比较。通过研究叶片数的改变对该双吸泵性能的影响,得出的结论如下： 1.随着叶片数的增大,双吸离心泵的扬程也增大。双吸离心泵在同一叶片数情况下,随着流量的增大,扬程逐渐地减小,在大流量区的时候流量扬程曲线陡降；同时,随着流量的增大,双吸泵的效率逐渐变大,但在设计工况时达到最大值,然后逐渐减小。不同叶片数的效率情况也不同,6个叶片时效率要比5个和7个叶片数的要高。这是因为双吸泵叶片数越多,会使得叶片对过流流体产生越强的控制力。但是叶片数如果过多,叶轮的过流面积值过小,其排挤系数过于大,也不利于提高泵的性能。 2.双吸离心泵叶片数为6时,叶片工作面和背面的压力分布更好,在设计工况时负压区面积较小,没有在进口处出现散乱的低压区,大流量时6叶片双吸泵的低压区也较小,相对其他两种叶片数时流动情况较好。其压出室的压力分布更均匀,这样对压出室的结构受力更有利。 同时,由于叶轮形式对泵的性能也有重要的影响。本文将对交错叶片做定常数值分析,研究叶轮形式(叶轮对称排列和交错排列)对双吸离心泵的影响,研究得出： 1.随着流量的增大,两种叶轮形式双吸离心泵的扬程都减小。在小流量时交错叶轮的扬程大于叶轮对称排列时的扬程,而在大流量时刚好相反,叶轮对称排列的扬程要大,在设计工况下叶轮对称排列时的扬程大于交错排列的扬程。流量增大的同时,两种叶轮形式双吸泵的效率也都增大,而且效率在设计工况下达到最大值。小流量时叶轮交错排列的双吸泵效率均低于对称排列的效率,大流量时相反,且在设计工况时交错排列的效率要比对称排列时的大。所以双吸泵如果在设计工况或大流量工况下运行时,同时也不要求太大的扬程,则叶轮交错排列的双吸泵是最佳的选择。 2.设计工况时,叶轮对称排列和交错排列时,叶轮的压力分布情况基本一致。叶轮对称分布时,低压区较大,高压区所占部分较小；而交错排列叶轮的出口位置压力相对较高,叶片进口处低压区面积较小。而低压区容易发生气蚀现象,从这方面来讲,交错叶轮要比对称叶轮好。交错叶轮叶片工作面和背面的压力分布要更好,而对称叶轮在叶片进口处出现局部最小压力且分布非常散乱,这对泵的运行极为不利,容易发生气蚀。
【关键词】：双吸离心泵 叶片数 叶轮形式 数值模拟
【学位授予单位】：兰州理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TH311
【目录】：

• 摘要7-9
• Abstract9-11
• 第1章 绪论11-15
• 1.1 课题研究背景和意义11-12
• 1.2 国内外研究现状和发展12-14
• 1.2.1 双吸泵的研究现状12
• 1.2.2 叶片数和叶轮形式对双吸离心泵的影响12-13
• 1.2.3 CFD技术发展及应用13-14
• 1.3 双吸泵在现实中存在的一些问题14
• 1.4 本章小结14-15
• 第2章 数值模拟方法论述15-24
• 2.1 流动控制基本方程15-16
• 2.1.1 质量守恒方程简介15-16
• 2.1.2 动量守恒方程简介16
• 2.1.3 能量守恒方程简介16
• 2.2 流动方程的离散化方法16-18
• 2.3 湍流数值模型介绍18-23
• 2.3.1 直接模拟19
• 2.3.2 大涡模拟19-20
• 2.3.3 应力模型20
• 2.3.4 涡粘模型20-23
• 2.4 本章小结23-24
• 第3章 水力模型建立及网格划分24-32
• 3.1 水力模型的建立24-27
• 3.1.1 对三维软件的介绍24
• 3.1.2 双吸叶轮流道模型的建立24-25
• 3.1.3 双吸离心泵吸入室模型的建立25-26
• 3.1.4 双吸离心泵压出室模型的建立26-27
• 3.1.5 双吸离心泵全流道模型27
• 3.2 双吸泵计算模型的网格划分27-30
• 3.2.1 前处理软件ICEMCFD简介28
• 3.2.2 网格的类型与划分28-30
• 3.3 边界条件类型设定30-31
• 3.4 本章小结31-32
• 第4章 叶片数对双吸泵性能的影响研究32-50
• 4.1 不同叶片数模型的建立及网格划分32-33
• 4.2 网格检查33
• 4.3 边界条件33-34
• 4.4 收敛判别依据34
• 4.5 原设计情况双吸泵数值模拟与试验值的比较34-35
• 4.6 不同叶片数双吸离心泵的数值模拟结果及分析35-48
• 4.6.1 外特性性能分析35-37
• 4.6.2 内流场性能分析37-48
• 4.7 小结48-50
• 第5章 叶轮形式对双吸泵性能的影响研究50-60
• 5.1 交错叶轮流道实体模型的建立50-51
• 5.2 边界条件的设置51
• 5.3 收敛判别依据51
• 5.4 双吸离心泵流场数值模拟结果及分析51-58
• 5.4.1 设计工况下压力分布情况及分析52-53
• 5.4.2 不同工况下交错叶轮压力分布及分析53
• 5.4.3 交错情况下蜗壳在不同工况下的压力分布及分析53-54
• 5.4.4 交错情况下叶轮在不同工况下速度分布情况及分析54-55
• 5.4.5 在不同工况下两种叶轮形式双吸泵蜗壳截面处速度分布55-56
• 5.4.6 两种叶轮在不同工况下性能特性比较56-58
• 5.5 小结58-60
• 结论与展望60-62
• 参考文献62-66
• 致谢66-67
• 附录A 攻读硕士学位期间发表的论文67

【参考文献】

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本文编号：688800