長軸泵廣泛應(yīng)用于農(nóng)田排灌、防洪、排澇、污水處理、電站(燃煤電站、核電站、蓄能電站、潮汐電站)、冷卻系統(tǒng)等各個(gè)領(lǐng)域。然而由于其自身結(jié)構(gòu)的特殊性,導(dǎo)葉式長軸泵普遍存在著性能低下、主軸容易斷裂和振動劇烈等問題。因此如何提高其性能和泵軸的可靠性分析是當(dāng)前研究的重要方向。 本文對帶有空間導(dǎo)葉的船用長軸泵的設(shè)計(jì)優(yōu)化方法、內(nèi)部流場和泵軸可靠性分析進(jìn)行了較為系統(tǒng)的研究,主要內(nèi)容和結(jié)論如下： 1介紹長軸泵的水力設(shè)計(jì)及優(yōu)化方法,并以JLY-80-27型泵為研究對象,通過數(shù)值計(jì)算詳細(xì)分析了不同喉部面積、導(dǎo)葉葉片出口安放角和導(dǎo)葉葉片數(shù)對泵性能的影響。針對所要設(shè)計(jì)的船用泵,將葉輪和空間導(dǎo)葉作為一個(gè)整體,對空間導(dǎo)葉的主要性能參數(shù)進(jìn)行合理設(shè)計(jì)和優(yōu)化,最后利用PRO/E繪圖軟件生成葉輪、空間導(dǎo)葉的三維實(shí)體及整個(gè)流道計(jì)算區(qū)域。 2利用FLUENT軟件對其內(nèi)部流場進(jìn)行數(shù)值模擬,分析整個(gè)流道、葉輪、環(huán)形空間、空間導(dǎo)葉及其內(nèi)外蓋板的內(nèi)部流場。結(jié)果發(fā)現(xiàn)：(1)葉輪進(jìn)口出現(xiàn)負(fù)壓,該區(qū)域?qū)⒂锌赡馨l(fā)生空化。(2)環(huán)形空間內(nèi)流動紊亂,產(chǎn)生較大的沖擊損失。(3)導(dǎo)葉工作面和背面的流速從導(dǎo)葉進(jìn)口處至導(dǎo)葉出口處呈現(xiàn)增大—減小趨勢,在導(dǎo)葉中部附近達(dá)到最大,導(dǎo)葉背面出現(xiàn)二次流。(4)導(dǎo)葉內(nèi)外蓋板上出現(xiàn)不同程度的漩渦,說明空間導(dǎo)葉內(nèi)流動相當(dāng)混亂,存在著復(fù)雜的流動狀態(tài)。 3分別以二硫化碳和水為輸送介質(zhì),計(jì)算了不同流量下該泵的流場情況,并把計(jì)算結(jié)果與試驗(yàn)結(jié)果對比分析。結(jié)果表明：計(jì)算和實(shí)測的特性曲線總體趨勢是一致的,揚(yáng)程和效率有了明顯的提高；相同流量下數(shù)值計(jì)算結(jié)果和試驗(yàn)數(shù)據(jù)的最大誤差基本小于18%,證明了數(shù)值計(jì)算和優(yōu)化方法的有效性,得到的結(jié)果符合設(shè)計(jì)要求；相同流量下,介質(zhì)為二硫化碳的計(jì)算揚(yáng)程和效率略高于介質(zhì)為水時(shí)的計(jì)算揚(yáng)程和效率。 4基于ANSYS有限元軟件和傳統(tǒng)的泵軸校核理論,對泵軸進(jìn)行了靜力和疲勞強(qiáng)度分析,根據(jù)所得危險(xiǎn)點(diǎn)的主應(yīng)力值對泵軸進(jìn)行了校核,并對泵軸的變形情況以及振動狀況作了分析和研究。
【學(xué)位單位】：江蘇大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2010
【中圖分類】：TH311
【部分圖文】：

流場分布的差異，并提出在導(dǎo)葉進(jìn)口附近采用殼毅前端載荷結(jié)構(gòu)，有效地抑制葉背面與殼毅面之間區(qū)域的流動分離，而在導(dǎo)葉出口附近采用殼緣末端載荷，免導(dǎo)葉背面與殼緣面之間的流動分離，從而減小了導(dǎo)葉出口下端的混合損失〔同年瑞士學(xué)者Fel議A.Mu留i等對空間導(dǎo)葉式混流泵在多種工況下的泵特性進(jìn)了數(shù)值計(jì)算，得到了空間導(dǎo)葉內(nèi)靜壓分布和小流量下泵內(nèi)的漩渦狀態(tài)「，4];20年留日學(xué)者HongWang通過漩渦方法對導(dǎo)葉離心泵的轉(zhuǎn)子與定子的相互作用行了分析，并分別對漩渦方法、試驗(yàn)和CFD計(jì)算方法形式下空間導(dǎo)葉內(nèi)壓力波的結(jié)果進(jìn)行了對比〔‘5〕;2007年日本學(xué)者M(jìn)asahir。Miyabe等對帶有空間導(dǎo)葉的低轉(zhuǎn)速的混流泵內(nèi)非定常的壓力波動進(jìn)行了研究，還對小流量下空間導(dǎo)葉內(nèi)的流分離現(xiàn)象進(jìn)行了研究，得到了空間導(dǎo)葉流道內(nèi)較詳細(xì)的流場變化規(guī)律「l6];20年韓國仁荷大學(xué)的MMJin一Hyuk等人對一高效混流泵進(jìn)行數(shù)值模擬與計(jì)算，分內(nèi)部的三維粘性流動「‘7]。

流場分布的差異，并提出在導(dǎo)葉進(jìn)口附近采用殼毅前端載荷結(jié)構(gòu)，有效地抑制葉背面與殼毅面之間區(qū)域的流動分離，而在導(dǎo)葉出口附近采用殼緣末端載荷，免導(dǎo)葉背面與殼緣面之間的流動分離，從而減小了導(dǎo)葉出口下端的混合損失〔同年瑞士學(xué)者Fel議A.Mu留i等對空間導(dǎo)葉式混流泵在多種工況下的泵特性進(jìn)了數(shù)值計(jì)算，得到了空間導(dǎo)葉內(nèi)靜壓分布和小流量下泵內(nèi)的漩渦狀態(tài)「，4];20年留日學(xué)者HongWang通過漩渦方法對導(dǎo)葉離心泵的轉(zhuǎn)子與定子的相互作用行了分析，并分別對漩渦方法、試驗(yàn)和CFD計(jì)算方法形式下空間導(dǎo)葉內(nèi)壓力波的結(jié)果進(jìn)行了對比〔‘5〕;2007年日本學(xué)者M(jìn)asahir。Miyabe等對帶有空間導(dǎo)葉的低轉(zhuǎn)速的混流泵內(nèi)非定常的壓力波動進(jìn)行了研究，還對小流量下空間導(dǎo)葉內(nèi)的流分離現(xiàn)象進(jìn)行了研究，得到了空間導(dǎo)葉流道內(nèi)較詳細(xì)的流場變化規(guī)律「l6];20年韓國仁荷大學(xué)的MMJin一Hyuk等人對一高效混流泵進(jìn)行數(shù)值模擬與計(jì)算，分內(nèi)部的三維粘性流動「‘7]。

善流動條件。確定葉輪主要尺寸的方法主要有兩種:相似換算法和速度系數(shù)法。本研究采用速度系數(shù)法確定葉輪主要尺寸，葉輪軸面圖和平面圖如下圖2.1所示:哄哄哄哄 哄 {{{{{{{{{{{III一氣 jjj匡匡 匡匡匡二二一一月月 月「「 「「「 「 lllll圖2.1葉輪軸面投影圖和平面圖 Fig.2.1TheaxialProjectionandfloorPlanoftheimPeller其中，泵軸直徑d一38mm，葉輪進(jìn)口直徑D，一125mm，葉輪出口直徑DZ=305mm，葉輪出口寬度bZ二14mm，葉輪葉片數(shù)Z=6葉片繪型采用方格網(wǎng)保角變換法進(jìn)行繪制，其軸面截線和?

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本文編號：2825339