發(fā)布時間：2020-05-27 20:51

【摘要】：混流泵是一種介于離心泵與軸流泵之間的一種泵型,它具備揚程變化范圍大、高效區(qū)寬等優(yōu)點,具有非常廣闊的應(yīng)用前景�？臻g導葉式混流泵在運行時,由于流道內(nèi)流體的不穩(wěn)定流動以及高速旋轉(zhuǎn)的葉輪與靜止導葉之間存在動靜干涉作用會導致流場內(nèi)出現(xiàn)壓力脈動現(xiàn)象,這種現(xiàn)象的存在不僅使得內(nèi)流場變得更加紊亂,甚至會影響混流泵機組的穩(wěn)定運行。而從導葉式混流泵設(shè)計角度而言,當葉輪或?qū)~的某個幾何參數(shù)改變時,它們之間的匹配關(guān)系隨之發(fā)生改變,最終會導致空間導葉式混流泵的內(nèi)外特性發(fā)生改變。本課題立足于西華大學省部級學科平臺開放課題項目“導葉式混流泵變工況內(nèi)流分析及魯棒優(yōu)化設(shè)計研究”,以上海某泵企設(shè)計研發(fā)的比轉(zhuǎn)速n_s為520的空間導葉式混流泵為研究對象,在進行了網(wǎng)格無關(guān)性檢驗與湍流模型的對比研究基礎(chǔ)上開展了以下研究工作:1.基于不同的葉輪導葉之間匹配關(guān)系(葉輪導葉之間軸向間隙、導葉葉片數(shù)、導葉掃掠角)對混流泵進行三維建模,研究了葉輪導葉匹配關(guān)系對混流泵外特性和內(nèi)流場的影響。研究表明:設(shè)計工況下,當葉輪導葉之間軸向間隙為0.46b_2時,混流泵的揚程效率最佳,葉輪導葉之間動靜干涉作用最弱;導葉數(shù)的增加使得混流泵的揚程效率先增大后減小,當導葉數(shù)為9時,導葉內(nèi)渦體的面積最小,導葉區(qū)域的流動最為穩(wěn)定;導葉前掠時的揚程效率比后掠時的要高,且當導葉掃掠角為+10°時其內(nèi)部區(qū)域湍流劇烈程度最低。2.針對不同的混流泵葉輪導葉匹配組合,分別在葉輪進口處、葉輪導葉之間、導葉流道中部和導葉出口處各設(shè)置三個沿徑向分布的監(jiān)測點,并通過非定常計算獲取各監(jiān)測點處壓力數(shù)據(jù),然后結(jié)合葉輪導葉之間動靜干涉效應(yīng)及渦結(jié)構(gòu)變化對泵內(nèi)壓力脈動分析后發(fā)現(xiàn):泵內(nèi)的壓力脈動整體呈現(xiàn)出一種周期性變化的趨勢,且這種變化與葉輪導葉軸向間隙、導葉葉片數(shù)及導葉掃掠角有關(guān)。泵內(nèi)壓力脈動主頻為葉輪的轉(zhuǎn)頻與葉片通過頻率,泵內(nèi)最大壓力脈動幅度發(fā)生在葉輪進口處,不同葉輪導葉匹配關(guān)系對葉輪導葉間的動靜干涉效應(yīng)與渦結(jié)構(gòu)有著不同的影響。3.基于流固耦合作用,對不同葉輪導葉匹配關(guān)系下的混流泵葉輪導葉結(jié)構(gòu)部件進行靜力學分析。研究了不同葉輪導葉匹配組合下葉輪導葉上的應(yīng)力及變形分布情況,獲取最大應(yīng)力值及最大變形出現(xiàn)的位置,并對葉輪導葉結(jié)構(gòu)強度進行校核。分析發(fā)現(xiàn):設(shè)計工況下,混流泵葉輪上應(yīng)力分布均勻且呈中心對稱趨勢,葉輪最大應(yīng)力出現(xiàn)在葉片壓力面靠近輪轂位置處,最大變形位置出現(xiàn)在導葉進口邊靠近輪轂處。對于不同葉輪導葉匹配關(guān)系,混流泵葉輪上的應(yīng)力分布未出現(xiàn)顯著改變,導葉上的應(yīng)力變化會隨著葉輪導葉間軸向間隙的增大而先增大后減小,最終保持穩(wěn)定;導葉數(shù)的增加會使得葉輪導葉上的最大等效應(yīng)力先增大后較小;隨著導葉掃掠角的增大,導葉上應(yīng)力大小分布變化顯著,且當導葉掃掠角后掠時,導葉上的應(yīng)力集中現(xiàn)象加劇。在對葉輪導葉結(jié)構(gòu)強度進行檢驗時發(fā)現(xiàn),不同葉輪導葉匹配組合中,最小安全系數(shù)為4.51,高于此時結(jié)構(gòu)的需用安全系數(shù)3.6,因此結(jié)構(gòu)強度均滿足設(shè)計要求。
【圖文】：

江蘇大學碩士學位論文泵內(nèi)流場數(shù)值模擬相關(guān)理論及的建立及三維建模確定中，高速旋轉(zhuǎn)的葉輪與靜止導葉之間時的效率和穩(wěn)定性等性能都有一定的的大小有著重要的影響，因此選擇一之一有著非常重要的意義。在設(shè)計時流道計算一般為（0.4~0.5）b2，，b2為葉的間隙 0.4b2、0.43b2、0.46b2、0.5b2進Δ2

圖 2.2 不同掃掠角導葉模型Guide vane models with different sw企中 600-HLB-50 型號的導葉式速 ns=520，額定流量 QN=4500m的泵的主要幾何參數(shù)如表 2.1 所表 2.1 原始泵的主要幾何參數(shù)etric parameters of the original impe參數(shù) 口直徑 D153平均直徑 D252口邊寬度 b219圓周速度 u220量系數(shù)ΦNQN/ (πD
【學位授予單位】：江蘇大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2019
【分類號】：TH38

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1 程瑞;陳立志;王U

本文編號：2684120