弯管入流对离心泵内部流动的影响研究

发布时间：2020-12-27 22:26

　　泵的设计和选择一般是按照均匀直管入流条件进行的,但是实际工程中由于安装空间限制、进口泥沙淤积、结构设计等原因,容易造成进口流动不均匀现象,导致水泵效率降低、空化风险增加、压力脉动增强,对水泵系统的安全稳定运行产生不利影响。弯管入流是造成离心泵进口不均匀流动最常见的原因之一,本文借助试验和数值模拟方法,对离心泵整体性能和压力脉动特性进行研究,分析不同弯管入流条件对离心泵内部流动特性的影响,为离心泵进口管路合理布置提供指导,对提高离心泵运行效率和安全稳定性具有重要的理论和实践意义。首先,对不同形式进口管离心泵的外特性和压力脉动性能进行试验研究。根据现有试验系统设计并加工一台单级单吸离心泵,对不同弯管入流条件下的离心泵进行外特性试验,并采用高频动态压力传感器对离心泵压力脉动数据进行采集,通过对不同入流条件下离心泵的外特性及压力脉动变化规律进行分析,结果表明,弯管入流对离心泵外特性性能影响明显,扬程损失最大值为0.56m,效率损失最大值为3.7%。随着弯管角度增大和直管段长度减小压力脉动强度明显增强,且在小流量工况下影响更大。其次,对不同入流条件下离心泵进行建模,进行不同入流条件下离心泵定常和... 

【文章来源】：西安理工大学陕西省

【文章页数】：78 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

离心泵PIV测试技术Fig.1-1PIVtesttechnologyofcentrifugalpump

西安理工大学硕士学位论文10图2-1湍流数值模拟方法和湍流模型Fig.2-1Turbulencenumericalsimulationmethodandturbulencemodel文中在进行CFD模拟计算时，选用的模型为标准模型，该模型具有稳定性、经济性、计算速度快、计算资源消耗小等特点，因此成为湍流模型中应用最广泛的模型。标准kε模型通过求解湍动能和湍流耗散率的控制方程得到k和，在通过k和计算湍流黏度最终得到计算解。其中湍动能k的方程为：韨韨（2-6）耗散率的方程为：韨2韨（2-7）以上方程中，湍动能k为：2（2-8）耗散率为：韨（2-9）上式中为湍动黏度，定义式如下：μlρcμk2ε（2-10）

第二章三维湍流流场数值计算介绍11Pk为速度梯度引起的压力生成项，定义式如下：Pkμlulxjuljxiulxj（2-11）以上公式中其他系数的值为：tt，t，t，2th2，ttth2.2数值计算方法2.2.1几何模型本文所用计算模型为单级单吸全封闭叶轮离心泵，采用CF-Trubo软件进行设计，为使离心泵进口入流液体得到充分发展以及避免离心泵出口回流现象，叶轮进出口添加了辅助计算域，长度分别为对应进出口直径的4倍。整个模型分为四个部分，分别是进口段、叶轮、蜗壳、出口段，如图2-2所示。图2-2离心泵几何模型Fig.2-2Geometricmodelofcentrifugalpump2.2.2网格划分表2-1结构网格和非结构网格对比Tab.2-1Comparisonfeaturesofstructuralandunstructuredgrids网格类型优点缺点结构网格网格为四边形或六面体；参数化或插值法拟合，区域光滑，更接近实际模型；网格质量好，生成速度快；计算容易收敛，精度较高。对模型要求较高，适用范围教窄，无法处理复杂几何模型；自动化程度不高，耗时耗力。非结构网格网格为三角形或四面体；适合复杂模型，实用性广；网格生成容易，无需人工控制。数量大，计算时间长；计算结果不易收敛，计算精度低。计算流体力学是通过对控制方程进行离散，从而得到网格节点上的信息数据，所以划分网格是建立模型很重要的一个步骤，它不仅工作量很大，而且要求和考虑的问题比较多，


本文编号：2942606