【摘要】：塑料離心泵因其優(yōu)質(zhì)性能應(yīng)用于國民經(jīng)濟各個領(lǐng)域,葉輪材質(zhì)多采用聚偏二氟乙烯、增強聚丙烯等高分子材料,由于塑料強度不足,流體流經(jīng)葉輪并與葉輪之間發(fā)生相互作用,使葉輪產(chǎn)生變形,嚴(yán)重時導(dǎo)致葉輪結(jié)構(gòu)破壞。葉片安放角是影響塑料離心泵性能的關(guān)鍵結(jié)構(gòu)參數(shù),現(xiàn)有研究并未將塑料離心泵葉片安放角設(shè)計與其他結(jié)構(gòu)參數(shù)關(guān)聯(lián),且葉片安放角與塑料離心泵性能參數(shù)之間關(guān)系無規(guī)律可循,本文基于流固耦合,結(jié)合泵性能實驗,研究葉片安放角對塑料離心泵性能影響。本文的主要研究內(nèi)容包括:(1)基于速度系數(shù)法,對塑料離心泵過流部件進(jìn)行水力設(shè)計,建立過流部件二維模型及三維模型圖。(2)基于ANSYS CFX,對葉輪模型在不同工況下的流場進(jìn)行模擬并對模擬結(jié)果進(jìn)行分析;基于ANSYS Workbench,研究設(shè)計工況下不同流體載荷作用至固體結(jié)構(gòu)對葉輪結(jié)構(gòu)特性產(chǎn)生的影響,結(jié)果表明:塑料離心泵工作壓力超過5atm會導(dǎo)致葉輪結(jié)構(gòu)破壞。(3)建立不同出口安放角葉輪模型,研究出口安放角對塑料離心泵性能的影響,并針對不同葉輪模型進(jìn)行單向流固耦合,研究出口安放角對葉輪結(jié)構(gòu)特性的影響,結(jié)果表明:出口安放角在35°時可使塑料離心泵達(dá)到最高效率81%和最高揚程35 m,流場載荷作用在葉輪上使葉輪產(chǎn)生的最大變形量隨出口安放角增加而增加。(4)根據(jù)斯捷潘諾夫速度系數(shù)法,提出一種包角設(shè)計方法,得到出口安放角β2=30°時對應(yīng)包角大小φ=122°;基于設(shè)計包角,考慮進(jìn)口預(yù)旋,將葉片安放角設(shè)計與進(jìn)出口參數(shù)關(guān)聯(lián),提出葉片安放角設(shè)計方法,得到φ=122°時對應(yīng)進(jìn)口安放角大小β1=7°;改變進(jìn)口安放角大小,建立多組葉輪模型,研究進(jìn)口安放角對塑料離心泵性能影響,結(jié)果表明:隨進(jìn)口安放角增加,塑料離心泵效率及揚程均下降,在常壓載荷下,葉輪變形量先減小后增加,β1=13°時葉片總體產(chǎn)生變形量最小。(5)保證其他結(jié)構(gòu)參數(shù)不變,以水力損失最小和汽蝕余量最小作為目標(biāo)函數(shù),對葉片安放角進(jìn)行優(yōu)化,得到優(yōu)化后的進(jìn)出口安放角大小分別為:β1=19°,β2=33°。(6)對所建模型進(jìn)行外特性實驗,得到塑料離心泵的性能參數(shù),驗證仿真結(jié)果的準(zhǔn)確性,并從實驗數(shù)據(jù)中總結(jié)葉片安放角對塑料離心泵性能影響規(guī)律。本文主要創(chuàng)新點在于:(1)基于單向流固耦合,確定塑料離心泵最大工作壓力,并研究不同壓力載荷下出口安放角對塑料離心泵結(jié)構(gòu)特性影響;(2)將葉輪進(jìn)口與出口參數(shù)緊密關(guān)聯(lián),提出一種葉片安放角的設(shè)計方法,并在研究過程中提出包角設(shè)計方法;(3)在葉片安放角設(shè)計方法基礎(chǔ)上,以水力效率最高和汽蝕余量最小作為目標(biāo)函數(shù),對葉片安放角進(jìn)行優(yōu)化,確定一個優(yōu)質(zhì)葉輪模型。
【圖文】：

安徽工程大學(xué)碩士學(xué)位論文逡逑出口真實厚度為８ｍｍ，，根據(jù)以上所提繪制型線方法，繪制葉輪二維設(shè)計圖，見圖２－２。逡逑P馨逡逑ｉｍｒ邐Ｉ邋１逡逑－ｙ－，－邐１邋＾＾邐ＭＭ逡逑ＷＨＡＭ邋料，

本文編號：2634533