结构参数对旋涡泵内部流场性能影响的数值模拟分析

发布时间：2017-09-05 01:51

  本文关键词：结构参数对旋涡泵内部流场性能影响的数值模拟分析

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【摘要】：旋涡泵有造价低、体积小、构造简单紧凑、重量轻等优点，经常用于小流量、高扬程的场合。所以旋涡泵被普遍应用于炼油化工、纺织、农业供水、能源输送等各个领域。特别是近年来随着人们对医疗和航空航天等高端领域的不断探索，旋涡泵还逐渐被国内外学者应用于血液循环系统或制造血泵和航天航空发动机上。但是旋涡泵的效率一般只有20%-40%，小功率旋涡泵的效率不超过30%，所以对旋涡泵内部流道进行数值模拟分析，通过改进泵的结构提高其使用性能具有很大的学术价值和经济意义。 随着计算机技术和计算流体动力学的不断发展，在对流体流动规律进行研究时已经普遍开始应用数值模拟的方法。并在一定程度上，数值模拟的方法能够取代试验研究的方法，，减少了试验研究需要的研究成本和缩短了试验研究需要的试验周期，并可模拟出内部流场情况。本文是在旋涡泵研究现状的基础上，利用数值模拟的方法从旋涡泵内部流动状况的角度，分析旋涡泵的结构参数对其内部流动性能的影响，选出最优组合，提高旋涡泵的性能。 本文以原模型旋涡泵闭式对称式叶轮作为研究模型，保持叶轮直径、叶轮宽度不变，分别研究叶轮叶片隔板厚度、叶片高度、叶片倾斜角度和叶片数对旋涡泵性能和内部流体流动情况的影响，从而选出最佳叶轮结构参数，得到性能最优的叶轮结构。
【关键词】：旋涡泵 计算流体动力学 内部流场 结构参数
【学位授予单位】：燕山大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TH314
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 第1章 绪论8-15
• 1.1 课题研究的意义8-9
• 1.2 国内外旋涡泵研究进展9-13
• 1.2.1 工作原理9-10
• 1.2.2 设计方法10-11
• 1.2.3 研究方法11-12
• 1.2.4 发展趋势12-13
• 1.3 课题研究方法和研究内容13-15
• 1.3.1 研究方法13-14
• 1.3.2 研究内容14-15
• 第2章 旋涡泵的数值模拟15-23
• 2.1 数值模拟流程15
• 2.2 旋涡泵内部流场的建模15-17
• 2.3 控制方程的建立17
• 2.4 网格划分17-19
• 2.5 边界条件与初始条件19-20
• 2.6 离散化方法及计算方法20-21
• 2.7 结果后处理21-22
• 2.8 本章小结22-23
• 第3章 旋涡泵内部流场特性分析23-34
• 3.1 内部流场的三维瞬态流动23-25
• 3.2 数值计算结果及分析25-31
• 3.2.1 流体总压分布情况25-27
• 3.2.2 流体速度分布情况27-30
• 3.2.3 流体静压分布情况30
• 3.2.4 流体流线图30-31
• 3.3 转速对旋涡泵性能的影响31-33
• 3.4 本章小结33-34
• 第4章 叶轮结构参数对旋涡泵性能的影响34-62
• 4.1 概述34
• 4.2 旋涡泵性能预测34-35
• 4.3 叶片隔板厚度对旋涡泵的影响35-45
• 4.3.1 叶片隔板厚度对泵性能的影响35-37
• 4.3.2 叶片隔板厚度对泵内压强的影响37-41
• 4.3.3 叶片隔板厚度对泵内流体速度的影响41-45
• 4.4 叶片高度对旋涡泵的影响45-49
• 4.4.1 叶片高度对泵性能的影响45-46
• 4.4.2 叶片高度对泵内压强的影响46-47
• 4.4.3 叶片高度对泵内速度的影响47-49
• 4.5 叶片倾斜角度对泵性能的影响49-60
• 4.5.1 叶片倾斜角度对泵性能的影响49-51
• 4.5.2 叶片倾斜角度对泵内压强的影响51-53
• 4.5.3 叶片倾斜角度对泵内速度的影响53-60
• 4.6 叶片数对泵性能的影响60-61
• 4.7 本章小结61-62
• 第5章 最优结构62-69
• 5.1 选择结构参数62
• 5.2 数值模拟计算62-64
• 5.3 内部流场64-68
• 5.3.1 流体压力分布情况64-65
• 5.3.2 流体速度分布情况65-68
• 5.4 本章小结68-69
• 结论69-71
• 参考文献71-74
• 攻读硕士学位期间承担的科研任务与主要成果74-75
• 致谢75-76
• 作者简介76

【参考文献】

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本文编号：795125