【摘要】：高速離心泵具有輸送介質(zhì)流量小,揚(yáng)程高等特點,在石油、化工、航空航天、制藥、冶金及輕工業(yè)等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。隨著輸送的液態(tài)介質(zhì)日趨多樣化,高速泵向輸送易汽化介質(zhì)和氣液兩相介質(zhì)等領(lǐng)域拓展。誘導(dǎo)輪是軸流式葉輪,在離心葉輪前增設(shè)誘導(dǎo)輪可以保證其具有良好的空化特性,也是保證離心泵在氣液兩相工況下平穩(wěn)運(yùn)行的有效方法之一。影響誘導(dǎo)輪性能的幾何結(jié)構(gòu)參數(shù)很多,葉頂間隙是影響其性能的主要因素之一。誘導(dǎo)輪在高速旋轉(zhuǎn)以及內(nèi)部主流與間隙流的相互作用下,內(nèi)部的湍流場非常復(fù)雜;若來流含有氣體時,氣液兩相流動使誘導(dǎo)輪內(nèi)部流動更加復(fù)雜。因此,本文采用數(shù)值模擬和實驗相結(jié)合的方法,分析了間隙和含氣率對誘導(dǎo)輪性能和內(nèi)流場的影響規(guī)律,為提高高速誘導(dǎo)輪離心泵的性能及空化特性提供參考。本文主要的研究內(nèi)容如下:(1)采用Solidworks三維軟件對誘導(dǎo)輪內(nèi)流場進(jìn)行了三維建模,運(yùn)用ICEM對其進(jìn)行網(wǎng)格劃分,并進(jìn)行了網(wǎng)格無關(guān)性驗證,設(shè)置了相應(yīng)邊界條件,選擇了合適的氣液兩相流模型。(2)采用CFX軟件對三種葉頂間隙、五種含氣率下誘導(dǎo)輪內(nèi)流場進(jìn)行了定常數(shù)值模擬計算,對比分析葉頂間隙、進(jìn)口含氣率和流量對誘導(dǎo)輪外特性、壓力分布和氣相分布的影響規(guī)律。(3)采用CFX軟件對三種葉頂間隙、三種含氣率下誘導(dǎo)輪內(nèi)部流場進(jìn)行了非定常數(shù)值模擬計算,對比分析了葉頂間隙和進(jìn)口含氣率對流場內(nèi)氣體體積分布、流線分布和相對速度分布的瞬態(tài)影響規(guī)律,并研究了葉頂間隙對氣液兩相流下壓力脈動的影響規(guī)律。(4)設(shè)計搭建了氣液兩相流實驗臺,對誘導(dǎo)輪進(jìn)行了不同轉(zhuǎn)速、不同含氣率工況下的外特性實驗,與數(shù)值模擬進(jìn)行了對比,驗證了數(shù)值模擬的準(zhǔn)確性。
【圖文】：

（a） （b）圖2.1誘導(dǎo)輪結(jié)構(gòu)示意圖為了能夠準(zhǔn)確真實的模擬誘導(dǎo)輪內(nèi)氣液兩相流動，采用 SolidWorks 三維繪圖軟件對輪內(nèi)流場進(jìn)行了三維建模。整個流場包括進(jìn)出口流域、誘導(dǎo)輪流域和緩沖件所處的腔域，其中腔體流域為保證誘導(dǎo)輪與葉片的相匹配性，設(shè)計了同開式葉片結(jié)構(gòu)相類似的件裝置。為保證整個流場內(nèi)流動的平穩(wěn)性，減少數(shù)值模擬計算的誤差，分別對進(jìn)出口行了延伸，其中進(jìn)口段延伸了 3 倍管徑，出口段延伸了 5 倍管徑。計算域及各部件的造型如圖 2.2 所示。（a）誘導(dǎo)輪模型 （b）誘導(dǎo)輪流域

（a） （b）圖2.1誘導(dǎo)輪結(jié)構(gòu)示意圖能夠準(zhǔn)確真實的模擬誘導(dǎo)輪內(nèi)氣液兩相流動，采用 SolidWorks 三維繪圖場進(jìn)行了三維建模。整個流場包括進(jìn)出口流域、誘導(dǎo)輪流域和緩沖件所中腔體流域為保證誘導(dǎo)輪與葉片的相匹配性，設(shè)計了同開式葉片結(jié)構(gòu)相。為保證整個流場內(nèi)流動的平穩(wěn)性，減少數(shù)值模擬計算的誤差，分別對伸，，其中進(jìn)口段延伸了 3 倍管徑，出口段延伸了 5 倍管徑。計算域及各圖 2.2 所示。（a）誘導(dǎo)輪模型 （b）誘導(dǎo)輪流域
【學(xué)位授予單位】：浙江理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TH311

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2690703