【摘要】： 離心泵在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)及國(guó)民經(jīng)濟(jì)的許多部門有著廣泛的應(yīng)用,是一種重要的水力機(jī)械。進(jìn)行離心泵內(nèi)部流動(dòng)特性的研究對(duì)于泵的優(yōu)化設(shè)計(jì),以及改善泵的運(yùn)行特性具有重要影響。實(shí)現(xiàn)離心泵內(nèi)部流動(dòng)的數(shù)值模擬,不僅具有理論意義,更具有重要的工程實(shí)用價(jià)值。 近年來,隨著計(jì)算流體力學(xué)技術(shù)的發(fā)展,從研究離心泵內(nèi)部流體流動(dòng)機(jī)理出發(fā),使用數(shù)值仿真技術(shù)研究離心泵的內(nèi)部流動(dòng),利用數(shù)值仿真的結(jié)果來指導(dǎo)泵的設(shè)計(jì)已經(jīng)成為重要的研究方向。采用數(shù)值模擬手段,一方面可以節(jié)省試驗(yàn)的資源,縮短新產(chǎn)品的研制時(shí)間；另一方面,它可以得到從試驗(yàn)中難以得出的流體流動(dòng)的細(xì)節(jié)。并且,隨著計(jì)算機(jī)運(yùn)行速度和內(nèi)存的飛速提高,更多的湍流模型和計(jì)算方法被應(yīng)用到離心泵的三維流動(dòng)計(jì)算中,使得離心泵內(nèi)三維湍流模型的數(shù)值計(jì)算不斷得以發(fā)展。然而通用的模型迄今還不存在,不同的情況需要不同的湍流模型。選取合適準(zhǔn)確的湍流模型,不僅對(duì)計(jì)算精度的影響很大,而且對(duì)計(jì)算的難易程度影響很大,要得到與實(shí)際情況相符合的模型還有待于進(jìn)一步探討和研究。 本文以IS150-125-250型中比轉(zhuǎn)數(shù)離心泵作為研究對(duì)象,分別將標(biāo)準(zhǔn)κ-ε模型,RNG k-ε模型,剪切壓力傳輸SST k-ω模型以及標(biāo)準(zhǔn)κ-ω模型四種不同的湍流模型應(yīng)用于離心泵葉輪內(nèi)的三維流動(dòng)計(jì)算中。首先,根據(jù)離心泵內(nèi)部流場(chǎng)的特點(diǎn)建立了控制方程,對(duì)標(biāo)準(zhǔn)κ-ε模型,RNG k-ε模型,剪切壓力傳輸SST k-ω模型以及標(biāo)準(zhǔn)κ-ω模型的應(yīng)用范圍和特點(diǎn)進(jìn)行了介紹。其次,采用Pro/ENGINEER三維造型軟件對(duì)離心泵進(jìn)行三維實(shí)體造型。然后,采用非結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格和SIMPLEC算法,在FLUENT軟件中分別對(duì)0.5Q、0.8Q、1.0Q、1.2Q和1.5Q工況采用上述模型進(jìn)行了離心泵內(nèi)部流場(chǎng)的數(shù)值模擬和性能預(yù)測(cè),計(jì)算了泵的揚(yáng)程、軸功率和效率。將模擬計(jì)算的結(jié)果與在水泵試驗(yàn)臺(tái)上進(jìn)行測(cè)試得到的試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行對(duì)比得到：五種工況下四種湍流模型的計(jì)算結(jié)果(性能曲線)與試驗(yàn)性能曲線的趨勢(shì)基本一致。在設(shè)計(jì)工況下計(jì)算值與試驗(yàn)值吻合較好,而在大流量和小流量工況下計(jì)算值與試驗(yàn)值的吻合度相對(duì)較差。其中,采用SST k-ω模型計(jì)算得到的流量、揚(yáng)程和效率曲線最為理想,與試驗(yàn)性能曲線的吻合度也較好。而采用κ-ω模型計(jì)算得到的性能曲線最不理想,模擬效果較差。 通過對(duì)不同湍流模型及不同工況下離心泵內(nèi)部流場(chǎng)的分析可以得到：采用SST k-ω模型進(jìn)行內(nèi)部流場(chǎng)的模擬得到的靜壓分布和速度分布比較均勻,流態(tài)更好,更接近于實(shí)際情況,這與性能曲線的對(duì)比結(jié)果相吻合。在大流量和小流量工況下,流場(chǎng)的靜壓分布和速度分布相對(duì)不均勻,并且在靠近隔舌和葉輪流道出口的地方,有流動(dòng)紊亂現(xiàn)象。而在設(shè)計(jì)工況下,葉片正背面,葉輪前后蓋板以及蝸殼的靜壓分布和速度分布都比較均勻,流動(dòng)紊亂現(xiàn)象不太明顯,流場(chǎng)的分布最為合理,與實(shí)際情況最為相符。這也證明了所采用的計(jì)算方法具有較高的可靠性,SST k-ω模型能夠很好地用來對(duì)IS150-125-250型離心泵進(jìn)行流場(chǎng)計(jì)算與性能預(yù)測(cè)。
【學(xué)位授予單位】：蘭州理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2010
【分類號(hào)】：TH311
【圖文】：

計(jì)效率并降低了設(shè)計(jì)難度〔481。3.3.1葉輪的造型研究根據(jù)15150一125一250型單級(jí)單吸離心泵的軸面投影圖和葉片剪裁圖，以及蝸殼的尺寸圖，在Pro/ENGINEE軟件中對(duì)離心泵的流道進(jìn)行三維造型。

計(jì)效率并降低了設(shè)計(jì)難度〔481。3.3.1葉輪的造型研究根據(jù)15150一125一250型單級(jí)單吸離心泵的軸面投影圖和葉片剪裁圖，以及蝸殼的尺寸圖，在Pro/ENGINEE軟件中對(duì)離心泵的流道進(jìn)行三維造型。

木模剪裁圖未直接提供前、后蓋板流線與截線交點(diǎn)的z坐標(biāo)，這就使得葉片的造型過程十分麻煩。本文使用了一種不同的葉片造型方法。這種方法的具體操作步驟是:首先在草繪工具中，以前后蓋板平面為基準(zhǔn)面草繪出葉片線，如圖3.3。然后，在“編輯”菜單中選擇“投影”命令，將其投影到己生成的前蓋板和后蓋板曲面上，如圖3.4和圖3.5。在圖3.4和圖3.5中，紅色曲線為草繪葉片線，藍(lán)色曲線為投影以后的葉片線。這樣，便分別得到了前后蓋板上的葉片線。然后，對(duì)四條葉片線使用“邊界混合”命令，便可生成葉片，如圖3.6。我們知道，葉片木模剪裁圖是由空間葉片線投影到平面上而得到的。因此，這種方法實(shí)際上是對(duì)葉片木模剪裁圖的產(chǎn)生過程進(jìn)行反推。圖3.3葉片線圖3.4葉片線在前蓋板的投影

【引證文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前3條

1 陳芳芳;李志鵬;王昌生;;首級(jí)葉輪結(jié)構(gòu)對(duì)多級(jí)泵效率影響的數(shù)值模擬[J];電站系統(tǒng)工程;2013年03期

2 屈春葉;韓念琛;;不同密度流體介質(zhì)對(duì)離心泵的性能影響[J];化工機(jī)械;2013年03期

3 麻彥;吳建華;;基于CFX的離心泵內(nèi)部流場(chǎng)三維數(shù)值模擬[J];山西水利科技;2013年02期

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前3條

1 鄭建勇;流固耦合作用下的核主泵葉輪分析[D];大連理工大學(xué);2011年

2 薛冰軍;離心泵內(nèi)部流場(chǎng)的數(shù)值模擬與實(shí)驗(yàn)分析[D];河北工程大學(xué);2012年

3 千勃興;離心泵葉輪葉片的有限元分析及優(yōu)化[D];西北農(nóng)林科技大學(xué);2013年

本文編號(hào)：2766659