圆弧转子泵的设计与数值模拟分析

发布时间：2017-10-06 04:25

  本文关键词：圆弧转子泵的设计与数值模拟分析

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【摘要】：转子泵是一种应用广泛的容积式输送泵,目前国内产品的性能与国外相比有很大差距,国内对转子泵的设计开发多采用仿制或类比的方法,对转子泵的理论研究较少。本文着重在圆弧转子泵转子型线的参数化设计,内部流场流动规律获取以及出口流量特性分析等方面进行了探索研究,力求得出一些有价值的流场信息,为后续优化设计提供一定的理论参考。 本文主要从以下几个方面对转子泵进行了分析研究。 (1)对圆弧转子泵设计过程中一些重要参数的计算选取进行了分析,并给出了一些参考范围,比如型线的径距比,转子间的间隙,泵进出口直径,转速选取等。 (2)给出圆弧转子型线主要的叶型参数和它们之间的关系,根据转子型线叶峰曲线与叶谷曲线形成的原理,利用几何关系推导了圆弧转子型线的理论方程和实际方程。根据实际型线方程运用Auto-CAD内嵌的VBA编写相关计算和型线绘制的程序,建立三叶圆弧型线参数化设计平台,从而提高圆弧转子型线的设计和绘制效率。 (3)为了能直观的掌握转子泵内部流动规律,本文采用FLUENT软件,通过编写用户自定义函数,引入动网格技术对三叶圆弧转子泵的内流场进行数值模拟分析,得到内部流场压力和速度分布规律,从中捕获到了转子泵内发生的涡流,返流等重要的流动现象,并对其形成机理进行了分析,流场信息的获取和对一些现象成因的分析能为三叶圆弧转子泵的优化设计提供一定的理论指导。 (4)预测了不同工况对出口流量特性的影响规律。通过仿真分析得出不同粘度和进出口压差对泵出口流量特性的影响,并分析了产生这种影响的原因。结果表明不同介质粘度对转子泵出口平均流量,脉动系数等流量特性都有一定的影响,验证了转子泵在高粘度介质的输送中具有良好的流量特性。进出口压差对转子泵出口流量,脉动系数等流量特性会产生较大的影响,这与转子间保持有一定间隙的构造密切相关,同时验证了转子泵在高压输送时具有一定局限性的特点。
【关键词】：转子泵 转子型线 参数化设计 动网格 数值模拟 UDF
【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】：TH326
【目录】：

• 摘要7-8
• Abstract8-10
• 插图索引10-11
• 附表索引11-12
• 第1章 绪论12-18
• 1.1 转子泵概述12-16
• 1.1.1 转子泵的结构及工作原理12-14
• 1.1.2 转子泵的应用及性能范围14
• 1.1.3 转子泵的特点14-15
• 1.1.4 转子泵与其他输送泵的比较15-16
• 1.2 转子泵的国内外研究现状16
• 1.3 课题研究的主要内容与意义16-18
• 第2章 圆弧转子泵的设计分析18-25
• 2.1 圆弧转子泵的几何参数18-22
• 2.1.1 圆弧转子叶型参数介绍18-19
• 2.1.2 圆弧型线径距比K19
• 2.1.3 圆弧型线面积利用系数19-21
• 2.1.4 圆弧转子泵进出口的直径21-22
• 2.2 圆弧转子泵的排量与流量22
• 2.3 转子间隙22-23
• 2.3.1 转子间隙的选取22-23
• 2.3.2 通过转子间隙的内泄漏量分析23
• 2.4 转子的转速范围23-24
• 2.5 本章小结24-25
• 第3章 圆弧转子泵转子型线的设计25-36
• 3.1 转子泵转子型线25
• 3.2 圆弧转子轮廓型线方程25-28
• 3.2.1 理论轮廓型线方程25-27
• 3.2.2 实际轮廓型线方程27-28
• 3.3 三叶圆弧转子型线参数化设计28-34
• 3.3.1 AutoCAD二次开发工具—VBA简介28-29
• 3.3.2 参数化设计概述29-30
• 3.3.2.1 参数化设计29
• 3.3.2.2 参数化绘图的实现方法29-30
• 3.3.3 基于VBA转子型线参数化设计的基本思路30
• 3.3.4 转子型线参数化设计的基本步骤30
• 3.3.5 用户窗体界面设计30-31
• 3.3.6 三叶圆弧转子型线VBA程序31-33
• 3.3.7 圆弧型线参数化设计程序的运行33-34
• 3.4 本章小结34-36
• 第4章 三叶圆弧转子泵内流场数值模拟36-49
• 4.1 计算流体力学概述36-38
• 4.1.1 计算流体力学介绍36
• 4.1.2 CFD求解过程36-38
• 4.2 计算流体力学控制方程38-40
• 4.2.1 质量守恒方程38-39
• 4.2.2 动量守恒方程39
• 4.2.3 能量守恒方程39-40
• 4.3 三叶圆弧转子泵内流场数值模拟过程40-47
• 4.3.1 圆弧转子泵流道模型40
• 4.3.2 圆弧转子泵流道网格模型40-41
• 4.3.3 湍流模型的选择41-43
• 4.3.4 速度—压力耦合的选择43-44
• 4.3.5 FLUENT动网格设置44-46
• 4.3.6 求解器和边界条件设置46
• 4.3.7 圆弧转子泵数值模拟计算过程46-47
• 4.4 本章小结47-49
• 第5章 三叶圆弧转子泵瞬态流场分析49-60
• 5.1 三叶圆弧转子泵内部流场可视化分析49-54
• 5.1.1 对称面压力分布分析49-50
• 5.1.2 对称面速度矢量图分析50-53
• 5.1.3 出口流量特性分析53-54
• 5.2 进出口压差对泵出口流量特性的影响54-56
• 5.3 介质粘度对出口流量特性的影响56-58
• 5.4 本章小结58-60
• 结论与展望60-62
• 参考文献62-66
• 致谢66-67
• 附录A 攻读学位期间所发表的学术论文目录67

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 柯旭贵;基于VBA的参数化图形的建立与实现[J];安徽机电学院学报;2001年02期

2 黄建龙,张辉;外环流旋转活塞泵转子加工形线的确定[J];甘肃工业大学学报;2000年01期

3 张棉好;基于VBA的直动式凸轮轮廓CAD系统的设计[J];金华职业技术学院学报;2005年03期

4 滕献银,靖颖怡,邢恩宏;三叶摆线型泵用叶片廓线的计算机辅助设计及动态模拟研究[J];机械设计;2002年02期

5 张铁柱,张洪信,赵红;非接触式转子泵转子理论型线与实际型线设计[J];机械工程学报;2002年11期

6 任玉伟;;基于VBA的AutoCAD二次开发[J];科技情报开发与经济;2008年33期

7 胡祖藩;各种齿型罗茨泵面积利用系数的计算及比较[J];流体工程;1989年02期

8 陈长琦,王旭迪;罗茨泵径向间隙泄漏量的研究与建模[J];流体机械;2002年11期

9 张华军,牟介刚,张生昌;外环流活塞泵转子型线的优化设计计算[J];流体机械;2005年01期

10 徐学忠;摆线转子泵滑动系数的研究[J];煤矿机械;2004年08期

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本文编号：980711