在船舶運(yùn)輸、城市排水中,艦艇推進(jìn)器、雙向注/排水深度控制泵、船艙均衡系統(tǒng)、艙底泵、市政排污等場(chǎng)合均需要雙向排水,而傳統(tǒng)的葉片泵和容積泵無(wú)法滿(mǎn)足它們的功能需求,所以需要研發(fā)適用于該特殊應(yīng)用場(chǎng)合的雙向泵。雙向軸流泵和混流泵具有揚(yáng)程低、易汽蝕的特點(diǎn),不能滿(mǎn)足高揚(yáng)程雙向排水的設(shè)計(jì)要求。雙向雙螺桿泵屬于回轉(zhuǎn)式容積泵,它即具有流量大、噪聲低、振動(dòng)小、輸送液體平穩(wěn)等特點(diǎn),通過(guò)電機(jī)反轉(zhuǎn)即可實(shí)現(xiàn)螺桿泵雙向排水功能且正反向性能差異較小,同時(shí)適用于含微量雜質(zhì)、大流量和高排出壓力的應(yīng)用場(chǎng)合。本文采用CFD數(shù)值模擬方法,開(kāi)展雙向雙螺桿泵正反向運(yùn)行流動(dòng)特性及水力性能的研究,揭示了雙向雙螺桿泵正反向運(yùn)行流動(dòng)規(guī)律以及雙向雙螺桿泵泥沙顆粒運(yùn)動(dòng)及分布規(guī)律。(1)基于Pumplinx、SCORG軟件,計(jì)算比較了標(biāo)準(zhǔn)k-ε模型、RNGk-ε湍流模型兩種模型的殘差曲線,最終選用標(biāo)準(zhǔn)k-ε湍流模型進(jìn)行本研究模擬計(jì)算。通過(guò)網(wǎng)格無(wú)關(guān)性,確定計(jì)算整體網(wǎng)格數(shù)為187萬(wàn)。(2)雙向雙螺桿泵參數(shù)設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)的雙向雙螺桿泵參數(shù):泵組尺寸≤1400mm×720mm×1950mm,設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)速為1600rpm,型線由內(nèi)外擺線組成,主從動(dòng)螺桿螺旋頭數(shù)均采用三頭螺旋,螺桿導(dǎo)程為300mm,研發(fā)的雙向雙螺桿水泵理論流量達(dá)到設(shè)計(jì)要求。(3)雙向雙螺桿泵正反向運(yùn)行流動(dòng)特性。泵正反向運(yùn)行時(shí),螺桿轉(zhuǎn)子壓力值沿介質(zhì)流動(dòng)方向呈逐級(jí)增大趨勢(shì),螺桿轉(zhuǎn)子表面壓力隨著揚(yáng)程或者轉(zhuǎn)速的增加而增大。泵正向運(yùn)行時(shí),螺桿進(jìn)口端面處為低壓,在螺桿出口端面處為高壓,轉(zhuǎn)速越低,泵進(jìn)口段拐角處漩渦區(qū)越大,其余位置水流流線較為平順。泵反向運(yùn)行時(shí),螺桿出口端面為低壓,進(jìn)口端面處為高壓,與正向運(yùn)行時(shí)相比,低壓腔數(shù)量增多,高壓腔數(shù)量減少,螺桿出口段與螺桿轉(zhuǎn)子連接處存在小面積回流區(qū),其余位置水流流態(tài)未見(jiàn)異常。(4)不同運(yùn)行工況下雙向雙螺桿泵水力性能。在同一轉(zhuǎn)速工況下,泵正反向運(yùn)行時(shí)的流量隨著揚(yáng)程的增大而減小,功率隨著揚(yáng)程的增大而增大。在同一揚(yáng)程工況下,泵正反向運(yùn)行時(shí)的流量、揚(yáng)程、效率隨著轉(zhuǎn)速的增加而增大。在同一轉(zhuǎn)速揚(yáng)程工況下,反向運(yùn)行時(shí)的流量、功率、效率小于正向運(yùn)行。(5)雙向雙螺桿泵間隙對(duì)水力性能影響。研究表明:轉(zhuǎn)子與定子間隙為0.02mm時(shí)轉(zhuǎn)子功率較大、流量較小,且間隙處存在大的泄漏區(qū),當(dāng)間隙大于0.05mm時(shí),隨著間隙的增大,螺桿泵正反向運(yùn)行流量逐漸減小,轉(zhuǎn)子功率先減小后趨于穩(wěn)定。軸向間隙和齒頂圓與齒根圓間隙對(duì)螺桿泵正反向運(yùn)行流量影響較小,對(duì)轉(zhuǎn)子功率影響較大。(6)雙向雙螺桿泵正反向運(yùn)行泥沙顆粒運(yùn)動(dòng)及分布規(guī)律。螺桿泵正反向運(yùn)行時(shí),隨著時(shí)間的推移,泥沙顆�？偭棵黠@增加,在2個(gè)旋轉(zhuǎn)周期后趨于穩(wěn)定。泵內(nèi)泥沙顆�？偭侩S著轉(zhuǎn)速增加呈現(xiàn)先增大后減小的規(guī)律,泥沙顆�？偭侩S著泥沙顆粒粒徑的增大而減少。泵正向運(yùn)行時(shí),在5個(gè)運(yùn)轉(zhuǎn)周期內(nèi),螺桿轉(zhuǎn)子處的泥沙顆粒從轉(zhuǎn)子進(jìn)口端面向出口端面擴(kuò)散,轉(zhuǎn)子出口端面泥沙顆粒向出水口擴(kuò)散,進(jìn)水口附近泥沙顆粒數(shù)增加明顯。泵反向運(yùn)行時(shí),螺桿轉(zhuǎn)子處的泥沙顆粒從轉(zhuǎn)子進(jìn)口端面向出口端面擴(kuò)散,轉(zhuǎn)子出口端面泥沙顆粒向出水口擴(kuò)散。
【學(xué)位單位】：揚(yáng)州大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2019
【中圖分類(lèi)】：TH327
【部分圖文】：

ａ）正向運(yùn)行邐ｂ）反向運(yùn)行逡逑圖１－２雙向雙螺桿泵正反向運(yùn)行工作原理圖逡逑１．３國(guó)內(nèi)外研究進(jìn)展逡逑１．３．１螺桿泵設(shè)計(jì)、制造及研發(fā)逡逑螺桿泵發(fā)展歷史較短，１９３０年法國(guó)工程師雷涅－魔伊諾發(fā)明了世界上第一臺(tái)螺桿泵［４］。逡逑１９３１年瑞典制造螺桿泵的ＩＭＯ公司發(fā)明了三螺桿泵｜５］。１９４３年，德國(guó)ＢＯＲＮＥＭＡＮＮ公逡逑司生產(chǎn)外置軸承的雙螺桿泵，從１９４４年開(kāi)始進(jìn)入量產(chǎn)［６］。１９５９年，德國(guó)費(fèi)里茨－基伯格設(shè)逡逑計(jì)并制造了第一臺(tái)新型單螺桿泵，對(duì)于單螺桿泵的高速發(fā)展有重大影響。Ｉ９６０年以后，蘇逡逑聯(lián)研制出了一種用于地下原油采集的潛油單螺桿泵［７＿８］。德國(guó)ＡＬＬＷＥＩＬＥＲ、ＢＯＲＮＥＭＡＮＮ逡逑公司對(duì)雙螺桿泵的研制在雙螺桿泵的制造領(lǐng)域內(nèi)處于世界一流水平［９？］。逡逑德國(guó)ＢＯＲＮＥＭＡＮＮ公司生產(chǎn)的雙螺桿泵應(yīng)用范圍較廣，它的轉(zhuǎn)速可以達(dá)到２０００？逡逑３０００ｒｐｍ，壓力最高為ｌＯＭｐａ，流量最大為４５００ｍ＾ｈ［１４１。瑞典ＩＭＯ公司生產(chǎn)的雙螺桿泵逡逑轉(zhuǎn)速可以達(dá)到５０００ｒｐｍ，壓力范圍是０．２８？１５．２Ｍｐａ，流量范圍是０．４２？９０＿８４ｍ＾ｈ，輸送逡逑２１５

邐８；邋丨逡逑１－左填料箱；２－左連接座；３－襯套：４－右連接座：５－主動(dòng)螺桿：６－同步齒輪；７－從動(dòng)螺桿；８－栗體逡逑圖１－１雙向雙螺桿泵結(jié)構(gòu)圖逡逑，邐，邐ｒｒ邐，邐，逡逑Ｈ邐Ｈ邐，從灥（~#）１邐ｄｆ—＾邐｜從動(dòng)蝶桿（

本文編號(hào)：2820624