【摘要】：塑料離心泵因其優(yōu)質性能應用于國民經(jīng)濟各個領域,葉輪材質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,嚴重時導致葉輪結構破壞。葉片安放角是影響塑料離心泵性能的關鍵結構參數(shù),現(xiàn)有研究并未將塑料離心泵葉片安放角設計與其他結構參數(shù)關聯(lián),且葉片安放角與塑料離心泵性能參數(shù)之間關系無規(guī)律可循,本文基于流固耦合,結合泵性能實驗,研究葉片安放角對塑料離心泵性能影響。本文的主要研究內容包括:(1)基于速度系數(shù)法,對塑料離心泵過流部件進行水力設計,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行模擬并對模擬結果進行分析;基于ANSYS Workbench,研究設計工況下不同流體載荷作用至固體結構對葉輪結構特性產(chǎn)生的影響,結果表明:塑料離心泵工作壓力超過5atm會導致葉輪結構破壞。(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行單向流固耦合,研究出口安放角對葉輪結構特性的影響,結果表明:出口安放角在35°時可使塑料離心泵達到最高效率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,提出一種包角設計方法,得到出口安放角β2=30°時對應包角大小φ=122°;基于設計包角,考慮進口預旋,將葉片安放角設計與進出口參數(shù)關聯(lián),提出葉片安放角設計方法,得到φ=122°時對應進口安放角大小β1=7°;改變進口安放角大小,建立多組葉輪模型,研究進口安放角對塑料離心泵性能影響,結果表明:隨進口安放角增加,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)保證其他結構參數(shù)不變,以水力損失最小和汽蝕余量最小作為目標函數(shù),對葉片安放角進行優(yōu)化,得到優(yōu)化后的進出口安放角大小分別為:β1=19°,β2=33°。(6)對所建模型進行外特性實驗,得到塑料離心泵的性能參數(shù),驗證仿真結果的準確性,并從實驗數(shù)據(jù)中總結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構特性影響;(2)將葉輪進口與出口參數(shù)緊密關聯(lián),提出一種葉片安放角的設計方法,并在研究過程中提出包角設計方法;(3)在葉片安放角設計方法基礎上,以水力效率最高和汽蝕余量最小作為目標函數(shù),對葉片安放角進行優(yōu)化,確定一個優(yōu)質葉輪模型。
【圖文】：

安徽工程大學碩士學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