离心泵泵腔内液体流动特性的研究

发布时间：2017-09-15 11:14

  本文关键词：离心泵泵腔内液体流动特性的研究

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【摘要】：本文综合利用实验方法和数值模拟技术,以IS150-125-315型单级单吸离心泵为研究对象,首先开展了泵的性能测试和后泵腔液体压力测量,然后对泵整体流道进行了流场数值计算。在泵的性能和后泵腔液体压力的数值计算结果与试验测试结果基本吻合基础上,分析研究了泵在不同流量下后泵腔液体压力沿径向分布规律,后泵腔液体在相同半径角度为0°、90°、180°、270°上和在相同角度半径为110mm、130mm、155mm、162mm上的无量纲圆周和径向分速度分别沿轴向和径向分布规律。并进一步研究了平衡孔直径对离心泵性能的影响,平衡孔直径对不同流量下,后泵腔液体在相同半径角度为0°、90°、180°、270°上和在相同角度半径为110mm、130mm、155mm、162mm上的无量纲圆周和径向分速度沿轴向和径向分布规律的影响。最后进行了后密封环间隙液体泄漏量计算,研究平衡孔直径对后密封环间隙液体泄漏量的影响。 结果表明：后泵腔液体压力沿径向在小于设计流量工况时,压力沿不同角度分布差异较大,沿蜗壳第七断面径向会近似呈抛物线分布,但在大于设计流量工况时,压力沿不同角度趋于相等,且呈直线分布。后泵腔液体流动存在流动核心区和液体泄漏量,流动核心区液体的无量纲的圆周分速度和径向分速度沿轴向在相同半径的圆周上变化较大,但在相同半径的径向上变化有一定的规律性,尤其是无量纲圆周分速度沿轴向几乎不变。流动核心区液体的离心力与径向压力梯度作用力大小相当,径向分速度相对较小,其表现为像刚体一样旋转。在0.8Qsp、1.0Qsp、1.2Qsp流量下泵腔沿径向距离与叶轮半径的比值r0.7时,泵腔液体旋转角速度与叶轮旋转角速度比值k的均值为0.41、0.48、0.54。核心区液体无量纲圆周分速度沿轴向均值随着平衡孔直径的增大而增大,靠近泵盖附近的小于零的无量纲径向分速度沿轴向绝对值随着平衡孔直径的增大而增大。在同一流量工况r0.7时,随着平衡孔直径的增大,比值k和v均趋近于恒定值。后密封环间隙内的液体泄漏量会先是随平衡孔直径的增大而增大；但平衡孔直径增大到一定值是达到最大值；其后,随着平衡孔直径的继续增大泄漏量又呈下降趋势。研究结果表明流动核心区仅是过渡区,过小的泵腔轴向间隙会造成流动核心区的不存在。后泵腔液体流动是由旋剪切流和压差流组成,可视为二维粘性层流运动。该研究内容对准确计算离心泵轴向力有着十分重要意义。
【关键词】：离心泵 轴向力 平衡孔 泵腔 泄漏量
【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7-8
• Abstract8-10
• 第1章 绪论10-19
• 1.1 课题名称及来源10
• 1.1.1 课题名称10
• 1.1.2 课题来源10
• 1.2 课题研究的意义和目的10-11
• 1.3 本课题的国内外研究现状11-17
• 1.3.1 轴向力的平衡及计算11-15
• 1.3.2 泵腔内液体流动特性的研究15-17
• 1.4 本课题的主要研究内容17-19
• 第2章 泵的性能和后泵腔液体压力的试验研究19-25
• 2.1 试验装置19-20
• 2.2 试验参数的测量20-22
• 2.2.1 试验数据的计算20-21
• 2.2.2 试验结果的换算21-22
• 2.3 试验数据曲线的绘制22-25
• 第3章 离心泵计算模型的建立及数值模拟25-34
• 3.1 计算模型的建立25-29
• 3.1.1 实体模型25-27
• 3.1.2 网格划分27-29
• 3.2 数值模拟29-34
• 3.2.1 控制方程和流场数值计算的求解方法29-30
• 3.2.2 湍流模型的选择30-32
• 3.2.3 边界条件的设置32-34
• 第4章 后泵腔液体流动特性的模拟结果及分析34-53
• 4.1 离心泵性能数值计算结果及分析34-35
• 4.2 后泵腔液体压力分布规律的研究35-42
• 4.3 后泵腔液体流动速度沿轴向分布规律的研究42-49
• 4.3.1 无量纲圆周分速度沿轴向分布规律44-46
• 4.3.2 无量纲径向分速度沿轴向分布规律46-49
• 4.4 后泵腔液体流动速度沿径向分布规律的研究49-53
• 4.4.1 无量纲圆周分速度沿径向分布规律50-51
• 4.4.2 无量纲径向分速度沿径向分布规律51-53
• 第5章 平衡孔直径对后泵腔液体流动特性的影响53-79
• 5.1 平衡孔直径对离心泵性能影响的研究53-56
• 5.2 平衡孔直径对后泵腔液体流动速度沿轴向分布规律影响56-72
• 5.2.1 平衡孔直径对无量纲圆周分速度沿轴向分布规律影响56-64
• 5.2.2 平衡孔直径对无量纲径向分速度沿轴向分布规律影响64-72
• 5.3 平衡孔直径对后泵腔液体流动速度沿径向分布规律影响72-79
• 5.3.1 平衡孔直径对无量纲圆周分速度沿径向分布规律影响74-76
• 5.3.2 平衡孔直径对无量纲径向分速度沿径向分布规律影响76-79
• 第6章 后密封环间隙液体泄漏量分析及计算79-84
• 6.1 研究的目的和意义79-81
• 6.2 模拟结果及分析81-82
• 6.3 平衡孔直径对后密封环间隙液体泄漏量的影响82-84
• 总结与展望84-86
• 参考文献86-90
• 致谢90-91
• 附录A (攻读学位期间所发表的学术论文目录)91

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

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本文编号：856188