本文關(guān)鍵詞：離心泵內(nèi)部流動(dòng)失穩(wěn)機(jī)理及其性能改進(jìn)研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：離心泵耗能巨大，提高離心泵的效率，可以充分利用有限能源，提高經(jīng)濟(jì)效益。目前國內(nèi)外學(xué)者，對離心泵進(jìn)行了較多研究，但是由于離心泵內(nèi)部流動(dòng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，存在二次流、渦流、分離、射流—尾跡等復(fù)雜流動(dòng)，使得流動(dòng)失穩(wěn)機(jī)理尚不完全清楚，有待進(jìn)一步深入研究。近20年以來，隨著計(jì)算機(jī)硬件技術(shù)，數(shù)值計(jì)算技術(shù)的發(fā)展，CFD計(jì)算在離心泵等流體機(jī)械內(nèi)應(yīng)用越來越廣泛。計(jì)算流體力學(xué)的基本原理是應(yīng)用計(jì)算機(jī)數(shù)值求解流場的控制方程，獲得整個(gè)計(jì)算域離散的網(wǎng)格點(diǎn)上的流動(dòng)參數(shù)。但是目前在國內(nèi)，CFD技術(shù)依然處于較為基礎(chǔ)的階段，為了更好地利用CFD技術(shù)研究離心泵等葉輪機(jī)械復(fù)雜的流動(dòng)，還需要對CFD技術(shù)進(jìn)行更深入的分析和研究。此外，離心泵內(nèi)部流動(dòng)失穩(wěn)機(jī)理目前尚未十分清楚，缺乏有效的分析離心泵內(nèi)部失穩(wěn)的準(zhǔn)則，在借鑒國內(nèi)外研究人員的工作基礎(chǔ)上，本文對CFD技術(shù)在離心泵流場結(jié)構(gòu)研究、性能預(yù)測、流場參數(shù)分析等方面的應(yīng)用進(jìn)行了一些嘗試和探索，并且應(yīng)用能量梯度方法，，在離心泵內(nèi)部流動(dòng)失穩(wěn)方面做一些探索性工作。 本文主要工作內(nèi)容包括以下幾個(gè)方面：全流場數(shù)值計(jì)算、基于能量梯度理論的離心泵內(nèi)部穩(wěn)定性分析、離心泵性能改進(jìn)研究。首先通過閱讀和分析大量的相關(guān)文獻(xiàn)，確定旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下，離心泵內(nèi)部流暢數(shù)值計(jì)算的支配方程，然后利用三維繪圖軟件進(jìn)行幾何建模，獲得離心泵進(jìn)口、葉輪和蝸殼組成的計(jì)算域，并對其進(jìn)行網(wǎng)格劃分，分別將不同網(wǎng)格密度和湍流模型的數(shù)值計(jì)算結(jié)果與實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行對比，確定了適合實(shí)驗(yàn)離心泵的網(wǎng)格密度和湍流模型，然后通過數(shù)值計(jì)算獲得離心泵全流場參數(shù)，在Q/Qn=0.2~1.2流量范圍內(nèi)，離心泵揚(yáng)程、軸功率、效率的預(yù)測曲線與實(shí)驗(yàn)獲得的曲線吻合較好，然后結(jié)合能量梯度理論研究離心泵失穩(wěn)的機(jī)理，最后對離心泵進(jìn)行了優(yōu)化。 本文研究結(jié)果表明：將能量梯度方法應(yīng)用于分析離心泵內(nèi)部流動(dòng)是合理的，控制K參數(shù)在葉輪機(jī)械內(nèi)部的分布，可以為改進(jìn)葉輪機(jī)械的設(shè)計(jì)提供理論指導(dǎo)。此外，本文的研究結(jié)果也為揭示離心泵內(nèi)復(fù)雜流動(dòng)現(xiàn)象的作用機(jī)理提供了參考，對離心泵失穩(wěn)研究及實(shí)施流動(dòng)控制，以及對湍流的理論研究和工程應(yīng)用都具有一定的意義。
【關(guān)鍵詞】：離心泵 能量梯度方法 數(shù)值模擬 流動(dòng)失穩(wěn) 性能改進(jìn)
【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】：2015
【分類號】：TH311
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-7
• 目錄7-10
• 第一章 緒論10-21
• 1.1 課題研究背景及意義10
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀10-14
• 1.2.1 離心泵實(shí)驗(yàn)研究11-12
• 1.2.2 離心泵數(shù)值研究12-14
• 1.3 離心泵內(nèi)部流動(dòng)不穩(wěn)定性研究的難點(diǎn)14-15
• 1.4 能量梯度方法15-19
• 1.4.1 能量梯度方法原理簡介16-17
• 1.4.2 能量梯度函數(shù)計(jì)算17-19
• 1.5 本文主要工作內(nèi)容19-20
• 1.6 本章小結(jié)20-21
• 第二章 離心泵數(shù)值計(jì)算及其性能預(yù)測21-33
• 2.1 引言21
• 2.2 離心泵幾何模型21-24
• 2.3 計(jì)算域網(wǎng)格劃分24-25
• 2.4 控制方程及數(shù)值方法25-26
• 2.5 邊界條件26-27
• 2.6 網(wǎng)格無關(guān)性檢驗(yàn)27-28
• 2.7 離心泵的性能預(yù)測28-32
• 2.7.1 各性能參數(shù)計(jì)算公式28-30
• 2.7.2 離心泵外特性曲線30-32
• 2.8 本章小結(jié)32-33
• 第三章 離心泵小流量工況下流動(dòng)失穩(wěn)的機(jī)理研究33-39
• 3.1 引言33
• 3.2 不同流量工況對離心泵內(nèi)部流場結(jié)構(gòu)的影響33-36
• 3.3 離心泵內(nèi)部流場流動(dòng)穩(wěn)定性分析36-38
• 3.4 本章小結(jié)38-39
• 第四章 葉輪—蝸殼相互干涉對離心泵內(nèi)部流場穩(wěn)定性的影響39-45
• 4.1 引言39
• 4.2 離心泵內(nèi)部流動(dòng)的非定常特性39-41
• 4.3 葉輪—蝸殼相互干涉的影響41-42
• 4.4 不同葉片相對位置的穩(wěn)定性分析42-44
• 4.5 本章小結(jié)44-45
• 第五章 轉(zhuǎn)速對離心泵外特性及內(nèi)部流動(dòng)穩(wěn)定性影響45-50
• 5.1 引言45
• 5.2 轉(zhuǎn)速對外特性的影響45-47
• 5.3 不同轉(zhuǎn)速下的離心泵內(nèi)部流動(dòng)失穩(wěn)分析47-49
• 5.3.1 離心泵軸向不同剖面位置流動(dòng)穩(wěn)定性分析47-48
• 5.3.2 轉(zhuǎn)速對流動(dòng)失穩(wěn)的影響分析48-49
• 5.4 本章小結(jié)49-50
• 第六章 進(jìn)口管道和包角對離心泵性能的影響研究50-59
• 6.1 引言50
• 6.2 離心泵進(jìn)口管道幾何對內(nèi)部流動(dòng)穩(wěn)定性及其整機(jī)性能的影響50-54
• 6.2.1 進(jìn)口管道幾何結(jié)構(gòu)50-51
• 6.2.2 進(jìn)口管道對外特性的影響51-52
• 6.2.3 不同進(jìn)口管道對離心泵內(nèi)部流場的影響52-54
• 6.2.4 結(jié)論54
• 6.3 包角變化時(shí)的幾何設(shè)計(jì)幾何54-58
• 6.3.1 包角對離心泵外特性的影響55-56
• 6.3.2 包角對離心泵內(nèi)部流場的影響56-57
• 6.3.3 結(jié)論57-58
• 6.4 本章小結(jié)58-59
• 第七章 結(jié)論和展望59-62
• 7.1 結(jié)論59-60
• 7.2 展望60-62
• 參考文獻(xiàn)62-66
• 攻讀學(xué)位期間研究成果66-67
• 致謝67

【參考文獻(xiàn)】

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  本文關(guān)鍵詞：離心泵內(nèi)部流動(dòng)失穩(wěn)機(jī)理及其性能改進(jìn)研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號：277365