【摘要】：高速離心泵具有輸送介質(zhì)流量小,揚(yáng)程高等特點(diǎn),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(chǎng)非常復(fù)雜;若來流含有氣體時(shí),氣液兩相流動(dòng)使誘導(dǎo)輪內(nèi)部流動(dòng)更加復(fù)雜。因此,本文采用數(shù)值模擬和實(shí)驗(yàn)相結(jié)合的方法,分析了間隙和含氣率對(duì)誘導(dǎo)輪性能和內(nèi)流場(chǎng)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(duì)誘導(dǎo)輪內(nèi)流場(chǎng)進(jìn)行了三維建模,運(yùn)用ICEM對(duì)其進(jìn)行網(wǎng)格劃分,并進(jìn)行了網(wǎng)格無關(guān)性驗(yàn)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(duì)三種葉頂間隙、五種含氣率下誘導(dǎo)輪內(nèi)流場(chǎng)進(jìn)行了定常數(shù)值模擬計(jì)算,對(duì)比分析葉頂間隙、進(jìn)口含氣率和流量對(duì)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(duì)三種葉頂間隙、三種含氣率下誘導(dǎo)輪內(nèi)部流場(chǎng)進(jìn)行了非定常數(shù)值模擬計(jì)算,對(duì)比分析了葉頂間隙和進(jìn)口含氣率對(duì)流場(chǎng)內(nèi)氣體體積分布、流線分布和相對(duì)速度分布的瞬態(tài)影響規(guī)律,并研究了葉頂間隙對(duì)氣液兩相流下壓力脈動(dòng)的影響規(guī)律。(4)設(shè)計(jì)搭建了氣液兩相流實(shí)驗(yàn)臺(tái),對(duì)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(shí)驗(yàn),與數(shù)值模擬進(jìn)行了對(duì)比,驗(yàn)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(shí)的模擬誘導(dǎo)輪內(nèi)氣液兩相流動(dòng)，采用 SolidWorks 三維繪圖軟件對(duì)輪內(nèi)流場(chǎng)進(jìn)行了三維建模。整個(gè)流場(chǎng)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?yàn)楸ＷC誘導(dǎo)輪與葉片的相匹配性，設(shè)計(jì)了同開式葉片結(jié)構(gòu)相類似的件裝置。為保證整個(gè)流場(chǎng)內(nèi)流動(dòng)的平穩(wěn)性，減少數(shù)值模擬計(jì)算的誤差，分別對(duì)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(jì)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(shí)的模擬誘導(dǎo)輪內(nèi)氣液兩相流動(dòng)，采用 SolidWorks 三維繪圖場(chǎng)進(jìn)行了三維建模。整個(gè)流場(chǎng)包括進(jìn)出口流域、誘導(dǎo)輪流域和緩沖件所中腔體流域?yàn)楸ＷC誘導(dǎo)輪與葉片的相匹配性，設(shè)計(jì)了同開式葉片結(jié)構(gòu)相。為保證整個(gè)流場(chǎng)內(nèi)流動(dòng)的平穩(wěn)性，減少數(shù)值模擬計(jì)算的誤差，分別對(duì)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(jì)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(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TH311

【參考文獻(xiàn)】

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1 張金亞;蔡淑杰;朱宏武;;葉片式混輸泵入口段氣液兩相流場(chǎng)可視化試驗(yàn)[J];機(jī)械工程學(xué)報(bào);2015年18期

2 劉瑞華;李貴東;王洋;;氣液兩相下離心泵內(nèi)部流動(dòng)數(shù)值模擬[J];排灌機(jī)械工程學(xué)報(bào);2015年08期

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4 付強(qiáng);習(xí)毅;朱榮生;袁壽其;王秀禮;;含氣率對(duì)AP1000核主泵影響的非定常分析[J];振動(dòng)與沖擊;2015年06期

5 王國玉;白澤宇;黃彪;;非均相流模型在氣液兩相流動(dòng)計(jì)算中的應(yīng)用及評(píng)價(jià)[J];北京理工大學(xué)學(xué)報(bào);2014年07期

6 余志毅;劉影;;葉片式混輸泵氣液兩相非定常流動(dòng)特性分析[J];農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué)報(bào);2013年05期

7 黃思;岳樂;郭京;王立;;離心泵自吸過程的氣液兩相流非穩(wěn)態(tài)數(shù)值模擬[J];科技導(dǎo)報(bào);2013年14期

8 李紅;徐德懷;涂琴;成軍;李磊;;自吸泵啟動(dòng)過程氣液兩相流動(dòng)的數(shù)值模擬[J];農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào);2013年03期

9 張金亞;朱宏武;陳翠和;劉巍巍;;葉片式油氣混輸泵氣液兩相數(shù)值模擬[J];水泵技術(shù);2010年05期

10 劉建瑞;蘇起欽;;自吸泵氣液兩相流數(shù)值模擬分析[J];農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué)報(bào);2009年09期

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本文編號(hào)：2690703