本文關(guān)鍵詞：微型高速離心泵內(nèi)空化流動特性的數(shù)值研究

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【摘要】：傳統(tǒng)的低比轉(zhuǎn)速離心泵的能量轉(zhuǎn)換效率一般較低,在流量和揚程一定的條件下,泵的高速化和微型化將是提高泵運行效率的有效方法。隨著加工制造技術(shù)的進(jìn)步,微型尺寸的制造加工精度不足導(dǎo)致的效率降低問題可得到較好的解決,但傳統(tǒng)離心泵的高速化和微型化并定會對泵的運行可靠性和抗空化能力提出更高的要求。為了認(rèn)識微型高速離心泵內(nèi)的空化流動現(xiàn)象,本文將以單級微型高速離心泵作為研究對象,采用CFX計算得到不同空化數(shù)下微型高速離心泵內(nèi)的空化分布規(guī)律,分析葉輪內(nèi)葉片做功能量轉(zhuǎn)換和流體流動受空化的作用。通過葉輪葉表和蝸殼流道內(nèi)的非穩(wěn)態(tài)壓力場的計算,分析了空化流動對壓力脈動時域和頻域特性的影響。研究結(jié)果表明,本文所采用的數(shù)值模擬方法還是能夠準(zhǔn)確地預(yù)測微型高速離心泵內(nèi)的空化流動。隨著空化數(shù)的逐步降低,離心泵的抗空化性能在一定流量系數(shù)范圍內(nèi)隨著流量系數(shù)的增大而減弱,葉輪流道內(nèi)葉片吸力側(cè)出現(xiàn)低速流動區(qū)和二次回流的流動現(xiàn)象,同時葉片工作面尾緣處的局部高速區(qū)向流道內(nèi)延展；空化流主要降低了葉片前半段的葉表載荷,相反葉片后半段上載荷大小卻得到增加；在非空化和空化狀態(tài)下,葉表和蝸殼內(nèi)的壓力脈動主頻分別為葉輪轉(zhuǎn)動頻率或者其倍數(shù)和葉片通過頻率。當(dāng)離心泵內(nèi)發(fā)生臨界空化時,葉位于空泡內(nèi)部的葉表監(jiān)測點的壓力脈動幅值得到減弱有的甚至降為0,但蝸殼內(nèi)監(jiān)測點的幅值均要高于非空化工況。最后,截面內(nèi)的漩渦在不同時刻下發(fā)生強(qiáng)度和位置的變化,是造成蝸殼內(nèi)壓力脈動振幅值增強(qiáng)的主要因素。
【關(guān)鍵詞】：微型高速離心泵 空泡 空化流動 壓力脈動 數(shù)值模擬
【學(xué)位授予單位】：華東理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TH311
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-9
• 第一章 緒論9-20
• 1.1 課題的背景及意義9-10
• 1.2 泵內(nèi)空化國內(nèi)外研究現(xiàn)狀10-19
• 1.2.1 空化機(jī)理和形式10-14
• 1.2.2 空化模型研究進(jìn)展14-17
• 1.2.3 泵內(nèi)空化流動數(shù)值模擬的現(xiàn)狀和發(fā)展17-19
• 1.3 本文主要研究工作19-20
• 第二章 微型高速泵內(nèi)的空化計算模型和方法20-30
• 2.1 空化流動的數(shù)值模擬理論20-24
• 2.1.1 流場計算控制方程20-21
• 2.1.2 湍流模型的選擇和修正21-22
• 2.1.3 空化模型的選擇22-24
• 2.2 計算模型及網(wǎng)格劃分24-27
• 2.2.1 流體幾何模型建立24-26
• 2.2.2 網(wǎng)格劃分和無關(guān)性驗證26-27
• 2.3 數(shù)值求解方法27-28
• 2.3.1 邊界條件與交界面的設(shè)定27-28
• 2.4 本章小結(jié)28-30
• 第三章 微型高速泵空化分布及對流動性能影響30-46
• 3.1 定常計算結(jié)果分析30-34
• 3.1.1 泵內(nèi)非空化下的流動情況30-32
• 3.1.2 離心泵空化外特性曲線32-34
• 3.2 離心泵內(nèi)部空化特性分析34-41
• 3.2.1 葉片間流道內(nèi)靜壓力分布34-36
• 3.2.2 葉片流道內(nèi)空泡分布對比36-38
• 3.2.3 不同葉高上空泡體積分?jǐn)?shù)分布對比38-39
• 3.2.4 葉片數(shù)對空化分布的影響39-41
• 3.3 空化對泵內(nèi)流動和做功影響41-45
• 3.3.1 輪流道內(nèi)相對速度分布41-42
• 3.3.2 葉片表面壓力和載荷分布42-45
• 3.4 本章小結(jié)45-46
• 第四章 泵內(nèi)不穩(wěn)定流動非定常數(shù)值分析46-60
• 4.1 非定常計算方法46-47
• 4.2 葉輪內(nèi)葉表壓力脈動分析47-51
• 4.2.1 葉輪葉表靜壓脈動P_(rms)47
• 4.2.2 葉表壓力脈動頻域分析47-51
• 4.3 葉輪內(nèi)不同時刻空泡形狀分布51-52
• 4.4 蝸殼內(nèi)壓力脈動分析52-58
• 4.4.1 蝸殼內(nèi)壓力脈動時域分布52-53
• 4.4.2 蝸殼內(nèi)壓力脈動頻域分析53-56
• 4.4.3 蝸殼橫截面內(nèi)流動特性分析56-58
• 4.5 本章小結(jié)58-60
• 第五章 總結(jié)與展望60-63
• 5.1 研究總結(jié)60-61
• 5.2 研究展望61-63
• 參考文獻(xiàn)63-67
• 致謝67-68
• 附錄 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文68

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：1131916