【摘要】： 旋噴泵是一種新型特低比轉(zhuǎn)速泵,具有小流量、高揚(yáng)程、Q-H曲線平坦、結(jié)構(gòu)簡單等特點(diǎn),它比一般的同比轉(zhuǎn)速的離心泵效率要高10-20%左右,廣泛應(yīng)用于石油化工、冶金、造紙、消防等行業(yè)。由于國內(nèi)對于旋噴泵的研究起步較晚,研究不夠深入全面,尤其是對于主要過流部件-集流管和轉(zhuǎn)子腔的研究很少,致使該類型泵的效率還較低,應(yīng)用較少。另外,在已投入使用的旋噴泵中,啟動力矩特別大也是應(yīng)用中存在的一個重要問題,因此研究旋噴泵內(nèi)的流動規(guī)律以及啟動特性有著重大的理論價(jià)值和良好的應(yīng)用前景。 本文利用FLUENT6.1軟件,采用標(biāo)準(zhǔn)k-ε方程紊流模型和SIMPLEC算法,對課題組以前設(shè)計(jì)的XP300-6型旋噴泵進(jìn)行了內(nèi)部流場的數(shù)值模擬,對轉(zhuǎn)子腔內(nèi)液體流動規(guī)律進(jìn)行了重點(diǎn)研究分析,針對旋噴泵在啟動過程中會產(chǎn)生很大的力矩的實(shí)際問題,對旋轉(zhuǎn)噴射泵的啟動特性進(jìn)行了研究,推導(dǎo)出了針對旋噴泵啟動過程的力矩方程。通過研究得到的主要結(jié)論如下: (1)通過對旋噴泵轉(zhuǎn)子腔內(nèi)液體流動規(guī)律的數(shù)值研究,并對不同軸向長度、不同截面進(jìn)行分析計(jì)算后發(fā)現(xiàn):轉(zhuǎn)子腔內(nèi)的流體速度隨著半徑的增加而增大,腔體內(nèi)液體隨著腔體做剛性運(yùn)動,即每一點(diǎn)的角速度值都是相等的,并且腔內(nèi)液體的旋轉(zhuǎn)角速度ω_L與腔體的旋轉(zhuǎn)角速度值ω之間的定量關(guān)系是ω_L-0.78ω。并且在轉(zhuǎn)子腔軸向長度為90mm-120mm的范圍內(nèi)上述結(jié)論都是成立的。 (2)集流管進(jìn)口直徑對旋噴泵的性能影響較大,通過研究發(fā)現(xiàn):集流管進(jìn)口名義尺寸可按d_(計(jì)算)-(?)計(jì)算,另外需要考慮集流管進(jìn)口處的縮孔效應(yīng)。對集流管進(jìn)口處因縮孔效應(yīng)進(jìn)行研究,得到了縮孔厚度δ與管道直徑d之間的數(shù)值關(guān)系:δ=0.2d。進(jìn)而得到了集流管進(jìn)口實(shí)際尺寸與計(jì)算尺寸之間的關(guān)系:d_(實(shí)際)=1.2d_(計(jì)算),計(jì)算結(jié)果取整。該結(jié)論對設(shè)計(jì)集流管具有指導(dǎo)意義。 (3)分析了影響旋噴泵啟動力矩大小的因素:葉輪、轉(zhuǎn)子腔、腔內(nèi)液體及集流管,通過推導(dǎo)得到了旋噴泵的啟動力矩公式。通過推導(dǎo)出的旋噴泵啟動力矩公式發(fā)現(xiàn):旋噴泵的啟動力矩與啟動加速度有很大關(guān)系,啟動加速度越大,啟動力矩越大,另外還與轉(zhuǎn)子腔腔體的徑向長度有關(guān),轉(zhuǎn)子腔腔體的徑向長度越大,啟動力矩越大。
【圖文】：

集流管流道分別建模，最后進(jìn)行組裝，文獻(xiàn)【41】也是采用的這種方法，本文與之不同之處在于前流道的建模，文獻(xiàn)【41]中把前流道進(jìn)行了簡化，為精確起見，本文進(jìn)行了全前流道建模。如圖3.1所示。圖3.1旋噴泵前流道圖圖3.2旋噴泵全流道圖其余的建模過程參考文獻(xiàn)[41]，本文不再贅述。整個旋噴泵的模型如圖3.2所示。由于G燦超IT1421提供了多種網(wǎng)格單元，可根據(jù)用戶的要求自動完成劃分網(wǎng)格的工作，，并且可以生成結(jié)構(gòu)網(wǎng)格、非結(jié)構(gòu)網(wǎng)格和混合網(wǎng)格等多種類型的網(wǎng)格。它有著良好的自適應(yīng)功能，能對網(wǎng)格進(jìn)行細(xì)分和粗化，或生成不連續(xù)網(wǎng)格、可變網(wǎng)格和滑移網(wǎng)格，并且與分析軟件FLUENT匹配較好，所以本文采用GAMBIT軟件對旋噴泵進(jìn)行網(wǎng)格的劃分�，F(xiàn)在網(wǎng)格常用的有結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格和非結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格[43]。(1)結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格從嚴(yán)格意義上講，結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格是指網(wǎng)格區(qū)域內(nèi)所有的內(nèi)部點(diǎn)都具有相同的毗鄰單元

文進(jìn)行了全前流道建模。如圖3.1所示。圖3.1旋噴泵前流道圖圖3.2旋噴泵全流道圖其余的建模過程參考文獻(xiàn)[41]，本文不再贅述。整個旋噴泵的模型如圖3.2所示。由于G燦超IT1421提供了多種網(wǎng)格單元，可根據(jù)用戶的要求自動完成劃分網(wǎng)格的工作，并且可以生成結(jié)構(gòu)網(wǎng)格、非結(jié)構(gòu)網(wǎng)格和混合網(wǎng)格等多種類型的網(wǎng)格。它有著良好的自適應(yīng)功能，能對網(wǎng)格進(jìn)行細(xì)分和粗化，或生成不連續(xù)網(wǎng)格、可變網(wǎng)格和滑移網(wǎng)格，并且與分析軟件FLUENT匹配較好，所以本文采用GAMBIT軟件對旋噴泵進(jìn)行網(wǎng)格的劃分�，F(xiàn)在網(wǎng)格常用的有結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格和非結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格[43]。(1)結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格從嚴(yán)格意義上講，結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格是指網(wǎng)格區(qū)域內(nèi)所有的內(nèi)部點(diǎn)都具有相同的毗鄰單元，結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格有很多優(yōu)點(diǎn):①它可以很容易的實(shí)現(xiàn)區(qū)域的邊界擬合
【學(xué)位授予單位】：蘭州理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2009
【分類號】：TH311

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3 孟金U

本文編號：2677804