【摘要】：本文研究的高速應(yīng)急排水泵主要用于應(yīng)對(duì)城市內(nèi)澇等積水問(wèn)題,由于其使用輕便、輸水能力強(qiáng)的特點(diǎn),在快速響應(yīng)解決城市積水方面得到了廣泛的應(yīng)用。該泵以軸流泵作為原型,為了實(shí)現(xiàn)使用輕便并保留輸水能力的技術(shù)目標(biāo),結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)得更為緊湊,并改用永磁變頻電機(jī)的方法提高泵的運(yùn)行轉(zhuǎn)速以保證輸水能力。目前對(duì)此類型應(yīng)急排水泵的研究還很少,本文基于理論分析,對(duì)該泵的內(nèi)部流動(dòng)特性和非定常流動(dòng)特性進(jìn)行分析,并進(jìn)行試驗(yàn)驗(yàn)證,確定相似定律在變工況運(yùn)行下的適用性;并對(duì)其空化流場(chǎng)和固液兩相流動(dòng)規(guī)律進(jìn)行預(yù)測(cè)。本文的主要研究?jī)?nèi)容如下:(1)采用三維造型軟件對(duì)應(yīng)急排水泵進(jìn)行三維建模,并對(duì)各計(jì)算域進(jìn)行網(wǎng)格劃分,基于CFX 15.0對(duì)全流場(chǎng)在設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)速多流量工況進(jìn)行定常計(jì)算。外特性試驗(yàn)結(jié)果與數(shù)值模擬結(jié)果比較吻合,說(shuō)明了數(shù)值模擬具有較高的準(zhǔn)確性和可靠性。并對(duì)應(yīng)急排水泵在不同轉(zhuǎn)速下各流量工況進(jìn)行計(jì)算,分析了轉(zhuǎn)速對(duì)性能的影響。結(jié)果表明揚(yáng)程僅在一定范圍內(nèi)滿足相似換算定律,這是由于不同轉(zhuǎn)速下泵內(nèi)泄漏損失不能夠完全滿足相似定律。(2)以定常計(jì)算結(jié)果作為基礎(chǔ),對(duì)不同流量工況下應(yīng)急排水泵的內(nèi)部流場(chǎng)進(jìn)行非定常計(jì)算,對(duì)各監(jiān)測(cè)點(diǎn)處壓力脈動(dòng)進(jìn)行時(shí)域和頻域分析。葉輪進(jìn)口和導(dǎo)葉出口處的壓力脈動(dòng)主頻為葉輪葉頻,葉輪出口輪緣側(cè)的壓力脈動(dòng)主頻則是導(dǎo)葉葉頻。(3)針對(duì)應(yīng)急排水泵的固液兩相流場(chǎng),分別應(yīng)用DPM模型對(duì)不同物理性質(zhì)顆粒工況和Mixture模型對(duì)不同濃度的顆粒工況進(jìn)行模擬分析,并與清水工況進(jìn)行對(duì)比,得到顆粒性質(zhì)對(duì)泵外特性的影響。分析不同方案下過(guò)流部件表面的固相顆粒分布,剪切應(yīng)力和固相顆�；扑俣确植家�(guī)律,預(yù)測(cè)了泵過(guò)流部件磨損區(qū)域分布。結(jié)果表明:固相顆粒密度對(duì)泵性能的影響較顆粒粒徑更為顯著。固相顆粒在葉輪內(nèi)主要分布在葉片工作面輪轂側(cè)和出口附近區(qū)域。(4)基于ZGB空化模型和混合兩相流模型,對(duì)應(yīng)急排水泵內(nèi)部空化流場(chǎng)進(jìn)行數(shù)值計(jì)算,得到不同流量工況(0.8Q_(opt)、1.0Q_(opt)、1.2Q_(opt))下的空化特性曲線。對(duì)不同流量工況不同空化數(shù)下葉輪內(nèi)的空化流動(dòng)進(jìn)行了研究,分析了葉輪流道內(nèi)的空泡分布規(guī)律,得到了設(shè)計(jì)流量工況下葉片輪緣側(cè)的葉片載荷變化規(guī)律。對(duì)空化發(fā)展過(guò)程更為明顯的小流量工況,分析了葉頂間隙區(qū)域的空化流場(chǎng)特性。
【圖文】：

圖 1-3 云狀空化 圖 1-4 超空化圖 1-5 旋渦空化 圖 1-6 鈍體旋渦空化軸流泵是一種復(fù)雜的水力機(jī)械，能夠觀察到多種空化形式，如圖 1-7 所示。隨著軸流泵進(jìn)口壓力的降低，泵內(nèi)壓力最低處往往出現(xiàn)在進(jìn)口邊和輪緣交匯處的輪緣旋渦處。因此，軸流泵空化初生幾乎都發(fā)生在輪緣旋渦中。隨著泵進(jìn)口的壓力降低到一定程度，空泡會(huì)首先出現(xiàn)在葉片背面。這些空泡會(huì)跟隨空化核在來(lái)流的作用下在葉片背面低壓區(qū)內(nèi)不斷成長(zhǎng)，當(dāng)這些空泡運(yùn)動(dòng)高壓區(qū)域時(shí)，由于受到周圍液體的壓縮，，會(huì)發(fā)生潰滅。當(dāng)進(jìn)口壓力進(jìn)一步下降，空泡在葉片背面得到進(jìn)

圖 1-3 云狀空化 圖 1-4 超空化圖 1-5 旋渦空化 圖 1-6 鈍體旋渦空化軸流泵是一種復(fù)雜的水力機(jī)械，能夠觀察到多種空化形式，如圖 1-7 所示。隨著軸流泵進(jìn)口壓力的降低，泵內(nèi)壓力最低處往往出現(xiàn)在進(jìn)口邊和輪緣交匯處的輪緣旋渦處。因此，軸流泵空化初生幾乎都發(fā)生在輪緣旋渦中。隨著泵進(jìn)口的壓力降低到一定程度，空泡會(huì)首先出現(xiàn)在葉片背面。這些空泡會(huì)跟隨空化核在來(lái)流的作用下在葉片背面低壓區(qū)內(nèi)不斷成長(zhǎng)，當(dāng)這些空泡運(yùn)動(dòng)高壓區(qū)域時(shí)，由于受到周圍液體的壓縮，會(huì)發(fā)生潰滅。當(dāng)進(jìn)口壓力進(jìn)一步下降，空泡在葉片背面得到進(jìn)
【學(xué)位授予單位】：江蘇大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TH38

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2657566