本文關(guān)鍵詞：基于內(nèi)流場(chǎng)分析的離心泵葉輪設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)與優(yōu)化，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：離心泵在工農(nóng)業(yè)各個(gè)部門中廣泛運(yùn)用,在國(guó)民經(jīng)濟(jì)建設(shè)部門中都是必不可少的動(dòng)力設(shè)備,其每年的耗電量占整個(gè)工業(yè)設(shè)備總消耗的25%以上。但離心泵在國(guó)內(nèi)的節(jié)能效果比國(guó)外低了10%～20%,因此在該領(lǐng)域增強(qiáng)現(xiàn)有的技術(shù)手段和改善技術(shù)方法對(duì)國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展具有重要的意義。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的迅猛發(fā)展,CFD技術(shù)也逐漸進(jìn)入流體設(shè)計(jì)行業(yè),該技術(shù)在各大企業(yè)得到逐步推廣,運(yùn)用CFD對(duì)離心泵進(jìn)行設(shè)計(jì)改造將成為主流技術(shù)。本文將運(yùn)用CFD技術(shù)中的FLUENT軟件對(duì)離心泵的內(nèi)流場(chǎng)進(jìn)行模擬分析,以離心泵的三個(gè)結(jié)構(gòu)參數(shù)為變量,進(jìn)行性能對(duì)比,分析得出設(shè)計(jì)改造方案。本文詳細(xì)介紹了CFD中的湍流模型和控制方程,以及各邊界條件的設(shè)置要領(lǐng)。本文選用單級(jí)單吸IS 50-32-160型清水離心泵作為研究對(duì)象,運(yùn)用大型三維建模軟件SolidWorks對(duì)離心泵的葉輪和蝸殼的內(nèi)流場(chǎng)進(jìn)行模型建立,并對(duì)葉輪直徑、葉輪出口寬度和葉片出口安裝角進(jìn)行了參數(shù)系列化,方便分析對(duì)比。接著在三個(gè)結(jié)構(gòu)參數(shù)大小有序調(diào)整的基礎(chǔ)上,運(yùn)用計(jì)算流體力學(xué)軟件FLUENT對(duì)該離心泵,在同一工況下,分別進(jìn)行計(jì)算。經(jīng)過(guò)數(shù)值模擬計(jì)算,可以從軟件的后處理中得出離心泵大量的內(nèi)流場(chǎng)動(dòng)靜力學(xué)信息,包括各部件和區(qū)域的壓力云圖及速度矢量圖等。通過(guò)對(duì)不同的葉輪直徑、葉輪出口寬度和葉片出口安裝角的整機(jī)、葉輪、蝸殼、葉片和隔舌的分析,可得出：各個(gè)流場(chǎng)內(nèi)的壓力和速度分布與理論分析保持一致性,并在此過(guò)程中直觀地觀察到一些不良流動(dòng)現(xiàn)象,如壓力升降梯度大、高負(fù)壓、旋渦和回流等,從側(cè)面反映了計(jì)算結(jié)果的可靠性和此方法的可行性。通過(guò)FLUENT后處理可計(jì)算出各個(gè)物理量,并計(jì)算出并揚(yáng)程、效率等離心泵性能參數(shù),繪制曲線,在曲線中直觀了解各個(gè)結(jié)構(gòu)參數(shù)與揚(yáng)程、效率等性能參數(shù)的關(guān)系,并將其與數(shù)學(xué)計(jì)算結(jié)果進(jìn)行對(duì)比,得出結(jié)論為：仿真模擬計(jì)算結(jié)果與數(shù)學(xué)計(jì)算趨勢(shì)基本一致,其中存在的偏差在誤差范圍內(nèi)。此方法可軟件模擬實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)改造,為節(jié)能提供數(shù)據(jù)方案。本文采用計(jì)算機(jī)輔助方法對(duì)離心泵內(nèi)流場(chǎng)進(jìn)行分析,避免實(shí)驗(yàn)條件的約束,可以更直觀地觀察內(nèi)部情況和得到更為充分的數(shù)據(jù)。這些研究工作,對(duì)提高離心泵的設(shè)計(jì)和優(yōu)化水平具有較高的參考價(jià)值。
【關(guān)鍵詞】：離心泵 葉輪 蝸殼 三維建模 流場(chǎng)分析
【學(xué)位授予單位】：廣東工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TH311
【目錄】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-16
• 第一章 緒論16-20
• 1.1 研究背景及課題提出16-17
• 1.2 離心泵技術(shù)及運(yùn)用17-18
• 1.3 研究?jī)?nèi)容18-20
• 第二章 離心泵內(nèi)流場(chǎng)分析的理論基礎(chǔ)20-35
• 2.1 概述20
• 2.2 計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)20-29
• 2.2.1 計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)簡(jiǎn)介20-21
• 2.2.2 流體與流動(dòng)的基本特性21-22
• 2.2.3 流體動(dòng)力學(xué)控制方程22-25
• 2.2.4 湍流模型25-27
• 2.2.5 兩方程模型27-29
• 2.3 計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)在離心泵的運(yùn)用29
• 2.4 離心泵的結(jié)構(gòu)參數(shù)與性能參數(shù)29-33
• 2.4.1 離心泵的構(gòu)成29-30
• 2.4.2 葉輪結(jié)構(gòu)參數(shù)30
• 2.4.3 葉輪結(jié)構(gòu)參數(shù)與離心泵性能之間的關(guān)系30-33
• 2.5 離心泵的薄弱環(huán)節(jié)33-35
• 2.5.1 機(jī)械損失33
• 2.5.2 容積損失33-34
• 2.5.3 汽蝕34-35
• 第三章 離心泵流道實(shí)體建模35-47
• 3.1 概述35
• 3.2 SolidWorks建模軟件介紹35-36
• 3.3 葉輪和渦室建模相關(guān)結(jié)構(gòu)參數(shù)36-37
• 3.4 葉輪流道三維建模37-42
• 3.4.1 以葉輪外徑D_2為參數(shù)變量的流道模型建立37-40
• 3.4.2 以葉片出口安裝角β_(2g)為參數(shù)變量的流道模型建立40-41
• 3.4.3 以葉輪出口寬度B為參數(shù)變量的流道模型建立41-42
• 3.5 蝸殼流道三維建模42-45
• 3.5.1 以B和β_(2g)為變量對(duì)應(yīng)的蝸殼流道模型建立42-44
• 3.5.2 以D_2為變量對(duì)應(yīng)的蝸殼流道模型建立44-45
• 3.6 整機(jī)裝配模型45-46
• 3.7 本章小結(jié)46-47
• 第四章 離心泵內(nèi)流場(chǎng)分析47-60
• 4.1 概述47
• 4.2 GAMBIT軟件簡(jiǎn)介47-49
• 4.2.1 GAMBIT網(wǎng)格化的主要步驟47-48
• 4.2.2 GAMBIT軟件的特點(diǎn)48
• 4.2.3 GAMBIT具體選擇48-49
• 4.3 離心泵網(wǎng)格化49-51
• 4.4 FLLUENT簡(jiǎn)介51-52
• 4.5 葉輪和蝸殼的耦合52-53
• 4.5.1 多重參考坐標(biāo)系模型52-53
• 4.5.2 混合平面模型53
• 4.5.3 滑移網(wǎng)格模型53
• 4.6 邊界條件53-55
• 4.6.1 進(jìn)口邊界53-54
• 4.6.2 出口邊界54
• 4.6.3 壁面邊界54-55
• 4.7 離心泵內(nèi)流場(chǎng)分析55-59
• 4.8 本章小結(jié)59-60
• 第五章 離心泵內(nèi)流場(chǎng)分析后處理60-87
• 5.1 概述60
• 5.2 方程的收斂殘差60
• 5.3 以葉輪直徑D_2為變量的分析60-67
• 5.3.1 方程殘差收斂60-62
• 5.3.2 整機(jī)分析62-64
• 5.3.3 葉輪前蓋板分析64-66
• 5.3.4 隔舌的速度場(chǎng)分析66-67
• 5.3.5 仿真計(jì)算數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)67
• 5.4 以離心泵出口寬度B為變量的分析67-72
• 5.4.1 方程殘差收斂67-69
• 5.4.2 整機(jī)分析69-70
• 5.4.3 隔舌的速度分析70-71
• 5.4.4 葉片的分析71-72
• 5.4.5 仿真計(jì)算數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)72
• 5.5 以葉輪出口安裝角β_(2g)為變量的分析72-77
• 5.5.1 方程殘差收斂72-74
• 5.5.2 葉輪分析74-75
• 5.5.3 蝸殼的速度矢量分析75-76
• 5.5.4 仿真計(jì)算數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)76-77
• 5.6 離心泵的性能參數(shù)與各變量之間的關(guān)系77-82
• 5.6.1 離心泵揚(yáng)程H77-78
• 5.6.2 離心泵的功率P78
• 5.6.3 離心泵的效率η78-79
• 5.6.4 離心泵結(jié)構(gòu)參數(shù)與離心泵性能之間的聯(lián)系79-82
• 5.7 曲線分析82-86
• 5.7.1 以D_2為變化量的分析82-83
• 5.7.2 以B為變化量的分析83-84
• 5.7.3 以β_(2g)為變化量的分析84
• 5.7.4 參數(shù)的綜合選擇84-86
• 5.8 本章小結(jié)86-87
• 總結(jié)87-90
• 參考文獻(xiàn)90-93
• 攻讀學(xué)位期間發(fā)表的論文93-95
• 致謝95

【相似文獻(xiàn)】

中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前10條

1 王福潮;;抽黃灌區(qū)提高葉輪壽命的研究[J];陜西水利;2010年01期

2 馮永利;;三流道葉輪引起離心泵振動(dòng)故障分析[J];設(shè)備管理與維修;2011年06期

3 楊紅楨;;帶平衡孔的付葉輪密封[J];化工與通用機(jī)械;1981年03期

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本文編號(hào)：284213