【摘要】：高速化和大功率密度是離心泵發(fā)展的主要趨勢(shì),高速運(yùn)轉(zhuǎn)的離心泵對(duì)抗空化性能有較高的要求,目前最有效的方法是在離心泵葉輪前加裝誘導(dǎo)輪。然而在高速旋轉(zhuǎn)工況下,誘導(dǎo)輪的葉頂泄漏渦會(huì)造成前緣葉頂處發(fā)生渦空化;并且在較低汽蝕余量時(shí),誘導(dǎo)輪的不對(duì)稱空化和空化喘振等不穩(wěn)定空化流動(dòng)會(huì)嚴(yán)重干擾誘導(dǎo)輪和葉輪內(nèi)部流場(chǎng),進(jìn)而影響高速離心泵的運(yùn)行可靠性。因此,本文針對(duì)一臺(tái)前置誘導(dǎo)輪的高速離心泵進(jìn)行數(shù)值模擬研究,利用高速攝影技術(shù)對(duì)誘導(dǎo)輪和葉輪內(nèi)空化流動(dòng)進(jìn)行可視化拍攝實(shí)驗(yàn)。通過(guò)數(shù)值模擬與實(shí)驗(yàn)研究相結(jié)合的方法,分析了前置誘導(dǎo)輪高速離心泵內(nèi)空化發(fā)生、發(fā)展及惡化階段的內(nèi)部空化流態(tài)變化,研究了相應(yīng)的離心泵內(nèi)流動(dòng)分布特征,揭示了空化流動(dòng)規(guī)律以及空化對(duì)離心泵內(nèi)部流場(chǎng)和性能的影響。研究結(jié)果對(duì)高速離心泵設(shè)計(jì)特別是誘導(dǎo)輪的設(shè)計(jì)提供借鑒,達(dá)到減少空化對(duì)離心泵內(nèi)部流動(dòng)干擾和破壞,進(jìn)而提高高速離心泵抗空化性能的目的。本文的主要研究?jī)?nèi)容如下:1.利用ANSYS-CFX商業(yè)軟件,對(duì)前置誘導(dǎo)輪高速離心泵進(jìn)行非定�？栈瘮�(shù)值模擬,將計(jì)算得到的揚(yáng)程、效率和汽蝕余量等參數(shù)與外特性實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行對(duì)比,驗(yàn)證了數(shù)值計(jì)算具有較高的準(zhǔn)確性和可行性。2.針對(duì)離心泵內(nèi)部非定�？栈鲃�(dòng)特性進(jìn)行分析,首先對(duì)比分析了不同汽蝕余量下誘導(dǎo)輪葉柵面和葉輪后蓋板上的壓力云圖和空泡體積分?jǐn)?shù)分布圖,發(fā)現(xiàn)誘導(dǎo)輪葉頂前緣和葉輪進(jìn)口根部最容易產(chǎn)生空化。并分析了高速離心泵內(nèi)空化發(fā)生、發(fā)展和惡化過(guò)程,以及相應(yīng)的空化流態(tài)變化;分析了不同汽蝕余量下沿誘導(dǎo)輪軸向位置的壓力系數(shù)分布、空泡體積分?jǐn)?shù)分布和葉片載荷分布規(guī)律,發(fā)現(xiàn)離心泵空化發(fā)展過(guò)程對(duì)壓力系數(shù)分布影響較不明顯,對(duì)葉片載荷分布影響較大。3.采用高速攝像技術(shù)對(duì)前置誘導(dǎo)輪高速離心泵內(nèi)的空化流動(dòng)進(jìn)行了可視化拍攝實(shí)驗(yàn),得到了不同汽蝕余量下誘導(dǎo)輪和葉輪流道內(nèi)的空化演變過(guò)程。通過(guò)對(duì)可視化拍攝結(jié)果分析,將前置誘導(dǎo)輪高速離心泵內(nèi)空化發(fā)展過(guò)程分為三個(gè)階段:空化初生階段、空化發(fā)展階段和空化惡化階段,進(jìn)一步揭示了離心泵內(nèi)空化發(fā)展過(guò)程和誘導(dǎo)輪不穩(wěn)定空化流動(dòng)的時(shí)空演變規(guī)律。
【圖文】：

圖2.2整機(jī)三維結(jié)構(gòu)圖2.2數(shù)值模擬方法2.2.1控制方程在計(jì)算流體力學(xué)中，控制方程主要有質(zhì)量守恒方程和動(dòng)量守恒方程，假設(shè)忽略溫度和重力對(duì)內(nèi)部流場(chǎng)的影響，工作介質(zhì)為清水和蒸汽，并且不考慮其壓縮性。（1）質(zhì)量守恒方程質(zhì)量守恒方程又稱連續(xù)性方程，在任意區(qū)域內(nèi)某種守恒量總量的改變，等于從邊界進(jìn)入或離去的數(shù)量；守恒量不能夠增加或減少，只能夠從某一個(gè)位置轉(zhuǎn)移到另外一個(gè)位置。( ) ( ) ( )0t x y z u v w2-(1)式中，， 為流體介質(zhì)密度，t 為時(shí)間量，u、v、w 分別為 x、y、z 方向上速度矢量的分量。

論文 前置誘導(dǎo)輪高速離心泵內(nèi)空化cond=0.01；氣核體積分?jǐn)?shù) nuc=5×10-4；空泡半徑 ]。進(jìn)行網(wǎng)格劃分，其中對(duì)進(jìn)口段、葉輪、前后腔間網(wǎng)格劃分，對(duì)誘導(dǎo)輪流道進(jìn)行四面體非結(jié)構(gòu)化網(wǎng)示。由于網(wǎng)格無(wú)關(guān)性對(duì)計(jì)算精度具有重要影響，）828722；（2）1625325；（3）2465566；（4）426不同網(wǎng)格數(shù)的離心泵進(jìn)行數(shù)值計(jì)算，結(jié)果如表 2知，當(dāng)網(wǎng)格數(shù)達(dá)到 426 萬(wàn)（方案 4），隨著網(wǎng)格數(shù) 1%。最終對(duì)計(jì)算精度和計(jì)算效率進(jìn)行綜合考慮95。
【學(xué)位授予單位】：浙江理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TH311

【相似文獻(xiàn)】

相關(guān)博士學(xué)位論文 前1條

1 嚴(yán)迪;螺桿泵三維流場(chǎng)數(shù)值模擬及空化特性分析[D];重慶大學(xué);2017年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前10條

1 陳杰;前置誘導(dǎo)輪高速離心泵內(nèi)空化發(fā)展的數(shù)值模擬與實(shí)驗(yàn)研究[D];浙江理工大學(xué);2018年

2 陳東奇;葉片式管道清洗器空化射流機(jī)理及數(shù)值仿真研究[D];大連海事大學(xué);2018年

3 湯志俊;空化技術(shù)用于重油減粘的基礎(chǔ)研究[D];中國(guó)石油大學(xué)(北京);2016年

4 符麗;核主泵空化流動(dòng)對(duì)能量轉(zhuǎn)換特性影響的研究[D];蘭州理工大學(xué);2017年

5 魏立超;高速離心泵回流漩渦及空化特性的分析[D];西華大學(xué);2017年

6 劉們宏;超聲化學(xué)反應(yīng)器內(nèi)空化強(qiáng)度表征與影響因素[D];天津大學(xué);2016年

7 金文tb;離心泵水力空化對(duì)環(huán)丙沙星降解效果的試驗(yàn)研究[D];蘭州交通大學(xué);2017年

8 王鑫;混流式水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪空化流動(dòng)特性的數(shù)值計(jì)算及性能改善[D];西華大學(xué);2017年

9 莊媛;穩(wěn)態(tài)下空化效應(yīng)對(duì)液膜密封性能影響的數(shù)值研究[D];中國(guó)石油大學(xué)(華東);2015年

10 王潔;平衡型低溫流量計(jì)多孔板流動(dòng)特性影響因素研究[D];浙江大學(xué);2018年

本文編號(hào)：2686071