【摘要】： 提高離心泵的性能,關鍵在于對其內部流動現(xiàn)象,流動結構和能量損失機理具有深刻認識。當前水力機械內部復雜流動的研究已經深入到了非定常階段,進一步探索轉輪內部湍流結構和其非定常流動機制,以及主流和葉片之間的非定常相互作用,研究其各種影響因素和有效控制措施,從而研究出高效節(jié)能的轉輪,這已成為進一步提高水力性能的關鍵。通常離心葉輪內的相對流動,認為是均勻流動和軸向旋渦流動的疊加,認清這兩個流動的特點是認識葉輪內速度分布以及由此決定的外特性的基礎。軸向旋渦的研究,過去主要是以理論的方法分析或者配合一定的實驗結果,但目前還在較為初級的階段。 軸向漩渦流動是一種葉輪內特殊的相對流動,為了找到葉輪流道內軸向旋渦在不同條件下的速度分布規(guī)律和葉輪內特別是其出口部分的相對速度,本研究將以理論和模擬的方法,確定一些特定的旋轉,以及分別研究流體有粘性和無粘性的兩種情況下的軸向旋渦流動的速度分布情況。 本研究將模擬三種不同幾何邊界的軸向旋渦流動,來發(fā)現(xiàn)軸向旋渦流動的特點,并驗證,修正或充實原有的理論分析和實驗。所以本課題具有基礎研究的性質。這一研究結果將豐富人們對軸向旋渦流動的認識,從而將泵的正反問題研究提高到一個新的水平。 本課題首先利用理論的方法并借助斯托道拉(Stodola)法,來確定理想流體在三種典型的幾何邊界情況下軸向旋渦運動的相對速度分布情況,再利用計算流體動力學(CFD)方法,對這三種情況下的內部流動進行模擬,計算,分析。以葉輪葉片之間的模擬為例,根據κ-ε理論,選取一典型的離心泵葉輪模型,利用UG軟件建立封閉葉輪的三維幾何模型,通過Gambit軟件貼體坐標和四面體網格系統(tǒng),生成計算網格,再用fluent軟件進行三維內部流場的數(shù)值模擬,便可以得到離心泵葉輪內的流道速度,速度矩以及壓力等參數(shù)的分布情況。最后通過分析模擬計算結果,發(fā)現(xiàn)葉輪流道內部流動的特征與理論推導所得的數(shù)學表達式基本相符,并得出以下重要結論及經驗: (1)在葉片中部,由于兩個相對流動在葉片背面方向一致,在工作面方向相反,結果導致工作面的相對速度將小于葉片背面的相對速度,由伯努利方程,工作面的水壓力將大于葉片背面水壓力,葉片兩側出現(xiàn)一個壓力差。 (2)在葉輪出口處,葉片出口的真實相對速度矢量不可能與葉片表面在出口處相切,也不可能與葉輪外圓周相切,這時真實相對速度矢量與圓周方向的夾角即實際液流角將小于葉片出口安放角。這將對葉輪產生的揚程有十分重大的影響。
【學位授予單位】：西華大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2009
【分類號】：TH311
【圖文】：

.3模擬結果分析1)壓力場分析由圖5一9和5一15，三棱柱水體在無粘性的條件下，不同的旋轉角速度。對它的壓力分布影響不大，都是按照以下的規(guī)律大致分布的:在三棱柱水體的三個棱角處壓力偏大，尤其在與旋轉方向一致靠近其中一個頂點的區(qū)域壓力最大，而三角形的三條邊都大致對半分為高壓區(qū)和低壓區(qū)，水體中心軸處的壓力最小，并形成以軸心線為中心的曲邊等邊三角形的等壓面。在有粘性的條件下，從圖5一12和5一18中可以發(fā)現(xiàn)隨著旋轉角速度毋的增加壓力分布情況變化也并不明顯，呈現(xiàn)如下的分布規(guī)律:除了在三角形的三個頂點處區(qū)域壓力較大，其它區(qū)域的壓力相對較小且變化不大，等壓面也是曲邊等邊三角形。

【參考文獻】

相關期刊論文 前3條

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2 李安虎,李紅,劉煒巍;離心泵過流部件的三維造型[J];水泵技術;2004年02期

3 嚴敬,陳丹,趙琴,楊小林;對國外一種最新離心泵蝸殼設計資料的分析[J];水泵技術;2005年05期

本文編號：2802776