【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(yáng)程變化范圍大、高效區(qū)寬等優(yōu)點(diǎn),具有非常廣闊的應(yīng)用前景�？臻g導(dǎo)葉式混流泵在運(yùn)行時(shí),由于流道內(nèi)流體的不穩(wěn)定流動(dòng)以及高速旋轉(zhuǎn)的葉輪與靜止導(dǎo)葉之間存在動(dòng)靜干涉作用會(huì)導(dǎo)致流場(chǎng)內(nèi)出現(xiàn)壓力脈動(dòng)現(xiàn)象,這種現(xiàn)象的存在不僅使得內(nèi)流場(chǎng)變得更加紊亂,甚至?xí)绊懟炝鞅脵C(jī)組的穩(wěn)定運(yùn)行。而從導(dǎo)葉式混流泵設(shè)計(jì)角度而言,當(dāng)葉輪或?qū)~的某個(gè)幾何參數(shù)改變時(shí),它們之間的匹配關(guān)系隨之發(fā)生改變,最終會(huì)導(dǎo)致空間導(dǎo)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(xué)省部級(jí)學(xué)科平臺(tái)開(kāi)放課題項(xiàng)目“導(dǎo)葉式混流泵變工況內(nèi)流分析及魯棒優(yōu)化設(shè)計(jì)研究”,以上海某泵企設(shè)計(jì)研發(fā)的比轉(zhuǎn)速n_s為520的空間導(dǎo)葉式混流泵為研究對(duì)象,在進(jìn)行了網(wǎng)格無(wú)關(guān)性檢驗(yàn)與湍流模型的對(duì)比研究基礎(chǔ)上開(kāi)展了以下研究工作:1.基于不同的葉輪導(dǎo)葉之間匹配關(guān)系(葉輪導(dǎo)葉之間軸向間隙、導(dǎo)葉葉片數(shù)、導(dǎo)葉掃掠角)對(duì)混流泵進(jìn)行三維建模,研究了葉輪導(dǎo)葉匹配關(guān)系對(duì)混流泵外特性和內(nèi)流場(chǎng)的影響。研究表明:設(shè)計(jì)工況下,當(dāng)葉輪導(dǎo)葉之間軸向間隙為0.46b_2時(shí),混流泵的揚(yáng)程效率最佳,葉輪導(dǎo)葉之間動(dòng)靜干涉作用最弱;導(dǎo)葉數(shù)的增加使得混流泵的揚(yáng)程效率先增大后減小,當(dāng)導(dǎo)葉數(shù)為9時(shí),導(dǎo)葉內(nèi)渦體的面積最小,導(dǎo)葉區(qū)域的流動(dòng)最為穩(wěn)定;導(dǎo)葉前掠時(shí)的揚(yáng)程效率比后掠時(shí)的要高,且當(dāng)導(dǎo)葉掃掠角為+10°時(shí)其內(nèi)部區(qū)域湍流劇烈程度最低。2.針對(duì)不同的混流泵葉輪導(dǎo)葉匹配組合,分別在葉輪進(jìn)口處、葉輪導(dǎo)葉之間、導(dǎo)葉流道中部和導(dǎo)葉出口處各設(shè)置三個(gè)沿徑向分布的監(jiān)測(cè)點(diǎn),并通過(guò)非定常計(jì)算獲取各監(jiān)測(cè)點(diǎn)處壓力數(shù)據(jù),然后結(jié)合葉輪導(dǎo)葉之間動(dòng)靜干涉效應(yīng)及渦結(jié)構(gòu)變化對(duì)泵內(nèi)壓力脈動(dòng)分析后發(fā)現(xiàn):泵內(nèi)的壓力脈動(dòng)整體呈現(xiàn)出一種周期性變化的趨勢(shì),且這種變化與葉輪導(dǎo)葉軸向間隙、導(dǎo)葉葉片數(shù)及導(dǎo)葉掃掠角有關(guān)。泵內(nèi)壓力脈動(dòng)主頻為葉輪的轉(zhuǎn)頻與葉片通過(guò)頻率,泵內(nèi)最大壓力脈動(dòng)幅度發(fā)生在葉輪進(jìn)口處,不同葉輪導(dǎo)葉匹配關(guān)系對(duì)葉輪導(dǎo)葉間的動(dòng)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(duì)不同葉輪導(dǎo)葉匹配關(guān)系下的混流泵葉輪導(dǎo)葉結(jié)構(gòu)部件進(jìn)行靜力學(xué)分析。研究了不同葉輪導(dǎo)葉匹配組合下葉輪導(dǎo)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(duì)葉輪導(dǎo)葉結(jié)構(gòu)強(qiáng)度進(jìn)行校核。分析發(fā)現(xiàn):設(shè)計(jì)工況下,混流泵葉輪上應(yīng)力分布均勻且呈中心對(duì)稱趨勢(shì),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(dǎo)葉進(jìn)口邊靠近輪轂處。對(duì)于不同葉輪導(dǎo)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(dǎo)葉上的應(yīng)力變化會(huì)隨著葉輪導(dǎo)葉間軸向間隙的增大而先增大后減小,最終保持穩(wěn)定;導(dǎo)葉數(shù)的增加會(huì)使得葉輪導(dǎo)葉上的最大等效應(yīng)力先增大后較小;隨著導(dǎo)葉掃掠角的增大,導(dǎo)葉上應(yīng)力大小分布變化顯著,且當(dāng)導(dǎo)葉掃掠角后掠時(shí),導(dǎo)葉上的應(yīng)力集中現(xiàn)象加劇。在對(duì)葉輪導(dǎo)葉結(jié)構(gòu)強(qiáng)度進(jìn)行檢驗(yàn)時(shí)發(fā)現(xiàn),不同葉輪導(dǎo)葉匹配組合中,最小安全系數(shù)為4.51,高于此時(shí)結(jié)構(gòu)的需用安全系數(shù)3.6,因此結(jié)構(gòu)強(qiáng)度均滿足設(shè)計(jì)要求。
【圖文】：

江蘇大學(xué)碩士學(xué)位論文泵內(nèi)流場(chǎng)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(dǎo)葉之間時(shí)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(jì)時(shí)流道計(jì)算一般為（0.4~0.5）b2，，b2為葉的間隙 0.4b2、0.43b2、0.46b2、0.5b2進(jìn)Δ2

圖 2.2 不同掃掠角導(dǎo)葉模型Guide vane models with different sw企中 600-HLB-50 型號(hào)的導(dǎo)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(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】：2019
【分類號(hào)】：TH38

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1 程瑞;陳立志;王U

本文編號(hào)：2684120