發(fā)布時(shí)間：2020-04-16 22:04

【摘要】：離心泵是航空航天、石油化工等領(lǐng)域液體輸送系統(tǒng)的“心臟”,作為關(guān)鍵設(shè)備,其性能直接影響系統(tǒng)的整體運(yùn)行。因此,如何提高離心泵的運(yùn)行穩(wěn)定性一直是學(xué)者們研究的熱點(diǎn)。外特性和空化性能是衡量離心泵性能的重要指標(biāo),分析離心泵的內(nèi)部流動(dòng)及空化特性對泵的安全穩(wěn)定運(yùn)行具有重要意義。采用引射裝置是提高離心泵空化性能的有效手段之一。本文使用引射裝置從泵出口引回部分高壓流體到泵進(jìn)口,來改善離心泵的空化性能。通過實(shí)驗(yàn)獲得了引回流量對泵外特性和空化性能的影響規(guī)律;通過數(shù)值模擬分析了引回流量對泵內(nèi)部流動(dòng)的影響,并在設(shè)計(jì)工況空化性能最佳時(shí)的引回流量下,對泵的內(nèi)部空化流動(dòng)進(jìn)行了分析。該研究對有效提高離心泵的空化性能及運(yùn)行穩(wěn)定性具有重要意義。本文的主要研究內(nèi)容如下:(1)基于三維建模軟件UG對引射離心泵的全流場流道進(jìn)行建模,運(yùn)用ICEM軟件對泵的全流場模型進(jìn)行網(wǎng)格劃分。采用計(jì)算流體力學(xué)軟件CFX對泵內(nèi)部的單相流動(dòng)及空化流動(dòng)進(jìn)行了數(shù)值模擬,并將數(shù)值結(jié)果與實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行了對比,驗(yàn)證了數(shù)值模擬方法的可靠性。(2)通過對引射離心泵進(jìn)行外特性和空化性能實(shí)驗(yàn),發(fā)現(xiàn)隨著引回流量的增大,泵的揚(yáng)程和效率略微減小,臨界汽蝕余量先減小再增大,設(shè)計(jì)工況引回6%流量時(shí)模型泵空化性能最佳。(3)在設(shè)計(jì)工況引回0~10%流量下,對引射離心泵的內(nèi)部流動(dòng)進(jìn)行了數(shù)值模擬。重點(diǎn)分析了引射裝置和進(jìn)口管路內(nèi)部速度、熵產(chǎn)生率和湍動(dòng)能等分布,發(fā)現(xiàn)引回流體使引射裝置和進(jìn)口管路內(nèi)的速度及湍動(dòng)能等分布更加不均勻;隨著引回流量的增大,引射裝置及進(jìn)口管路內(nèi)熵產(chǎn)生率呈現(xiàn)出逐漸增大的趨勢,說明水力損失逐漸增大。并著重分析了葉輪內(nèi)的壓力和湍動(dòng)能變化,發(fā)現(xiàn)隨著引回流量增大,葉輪進(jìn)口的壓力增加,葉輪進(jìn)出口的湍動(dòng)能減少。(4)在設(shè)計(jì)工況最佳引回流量下,對引射離心泵內(nèi)部空化流動(dòng)進(jìn)行了分析。當(dāng)裝置汽蝕余量降低到一定程度,發(fā)現(xiàn)低壓區(qū)域迅速占據(jù)葉輪流道中的大部分區(qū)域,同時(shí)空泡在葉片吸力面前緣產(chǎn)生并逐漸向葉輪出口擴(kuò)散,在葉輪流道內(nèi)產(chǎn)生了明顯的渦流。在低裝置汽蝕余量工況,空化破壞了葉輪徑向力的規(guī)律性,并使葉輪出口壓力脈動(dòng)的頻率由葉片通過頻率轉(zhuǎn)變?yōu)闃O小的頻率(f10 Hz),此時(shí)空化是引起泵內(nèi)流動(dòng)不穩(wěn)定的主要原因。
【圖文】：

對引射離心泵的進(jìn)口和出口進(jìn)行了延伸。引射離心泵和引射裝置的結(jié)構(gòu)示意圖如圖2.1（a）和（b）所示。其中，圖 2.1（a）中 0 和 6 分別表示引射裝置出口和原離心泵的

網(wǎng)格無關(guān)性驗(yàn)證結(jié)果
【學(xué)位授予單位】：浙江理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：TH311

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本文編號(hào)：2630077