泵是輸送流體或使流體增壓的機械,伴隨著工業(yè)的高速發(fā)展,對工業(yè)泵的各項性能要求也越來越高。大流量、高揚程、高效率、體積小是泵的發(fā)展方向。螺旋形壓水室其結構的不對稱,在葉輪葉片接近隔舌時會產(chǎn)生高壓脈動對葉輪產(chǎn)生一個較大的徑向力。帶有徑向?qū)~的螺旋形壓水室被發(fā)明,大大減小了葉輪的徑向力,一般應用于大型單級離心泵,在滿足高揚程、高效率的同時減小葉輪所受徑向力,保持泵的穩(wěn)定運行。本文首先本文通過對二維模型泵進行數(shù)值仿真,分析離心泵運行時內(nèi)部流場,結合渦Q判據(jù)、流線、矢量圖、壓力云圖等一系列渦識別手段來識別二維旋渦。分析結果表明:在導葉前緣形成一個局部的高壓區(qū)域,這是誘導導葉流道內(nèi)旋渦產(chǎn)生的主要原因。高壓脈動誘導導葉入口產(chǎn)生了旋轉(zhuǎn)方向相反的兩個旋渦,因這兩個旋渦在導葉流道占據(jù)空間很大,因此稱之為“通道渦”。導葉的尾緣會誘導旋渦的產(chǎn)生,本文稱之為“尾渦”。隔舌受到導葉出流的沖擊會在隔舌兩側都產(chǎn)生旋渦,此渦在隔舌脫落之后對下游流場有顯著的影響,本文將此渦稱作“隔舌脫落渦”。隨后文章詳細講述了三類旋渦的運動方式,以及它們之間的互相作用。在第二章中通過改變靜導葉安放角度,分析不同安裝角度對渦舌處流動的影響。以此研究靜導葉安裝角度與離心泵效率、揚程之間的關系本次數(shù)值計算選取了六種不同的導葉位置安放方案,結果表明:導葉的安裝位置對泵外特性有重大影響,當隔舌位于導葉出口周向夾角之間時泵的揚程和效率都是最高的。導葉葉片接近隔舌時,泵的揚程和效率均有一定程度的降低。在帶有徑向?qū)~的螺旋形壓水室裝配時,應使導葉出口周向夾角中間與隔舌對應。導葉安裝位置對蝸殼的水力損失影響較大,對葉輪和導葉的性能以及流動影響微小。最后,本文研究了徑向?qū)~進口邊的U形切割對泵性能的影響。由上文可知,導葉和葉輪流場受動靜干涉作用影響較大,故通過改變導葉和葉輪的間隙,減小干涉作用,探究其對泵外特性及內(nèi)部流動的影響。以上文中最優(yōu)導葉隔舌相對安放角α=22.5°模型為原模型,將導葉前緣進口邊進行U形切割作為新模型。研究表明,導葉進口邊進行U形切割對泵的外特性有重大影響,在相同的流量下其揚程低于原型泵,但效率高于原型泵。增大增大了導葉葉輪間隙,由動靜干涉產(chǎn)生的沖擊損失和蝸殼的水力損失都有所降低,使得泵效率提高,揚程下降主要是由于葉輪做功降低導致。
【學位單位】：蘭州理工大學
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2018
【中圖分類】：TH311
【部分圖文】：

988）研究了反導葉流道內(nèi)的脫流和渦的生成原因環(huán)形空間過流面積，并將流體的轉(zhuǎn)向處倒圓角（反導葉內(nèi)的旋渦[28]。a）原流道b）改進后流道圖 1.6 環(huán)形面積和反導葉入口優(yōu)化009）研究了不同攻角下水輪機導葉內(nèi)流動，負壓差造成垂直葉片表明的速度分量，在葉尾形成周類似卡門渦街的現(xiàn)象（圖 1.7）[29]。

式導葉的螺旋形壓水室多用于大型單級離心泵，徑向?qū)~可以并使泵內(nèi)部流動更均勻。由于葉輪葉片的動靜干涉作用，在導大損失。提高導葉性能，對于提高大型單級泵的效率和穩(wěn)定性構與參數(shù)選用的研究對象：加徑向?qū)~的螺旋形壓水室單級離心泵。泵組成，分別為：引水室、葉輪、徑向?qū)~、螺旋形蝸殼以及出要參數(shù)如表 2.1 所示。核主泵平面簡圖如圖 2.1 所示。表 2.1 主泵主要參數(shù)設計揚程 設計流量 轉(zhuǎn)速 比轉(zhuǎn)速29.3m 45.7m3/h 2900r/min 94.7

對進、出口進行了 5 倍直徑的延長。本文采用此模型泵進行研究。圖 2.2 模型泵三維水體圖2.2 數(shù)學模型2.2.1 流動控制方程離心泵的內(nèi)部流動是十分復雜的三維、非定常、粘性流動，其內(nèi)部流動滿足三大守恒定律：質(zhì)量守恒、動量守恒和能量守恒。本文使用 Fluent 對研究對象進行數(shù)值計算。泵內(nèi)的工作介質(zhì)視為不可壓縮的流體，即流體的密度恒定不變。數(shù)值模擬中不考慮介質(zhì)的溫度變化，故忽略能量方程。流體進入葉輪后，葉片旋轉(zhuǎn)對流體做工增加其機械能，導葉、螺旋形壓水室起導流和減速增壓的作用以減少速度過大所引起的水力損失。求解方程只涉及連續(xù)性方程和動量守恒方程。它們的表達式如下：（1）連續(xù)性方程：0u v wx y z + + (2.1)

【參考文獻】

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本文編號：2831748