斜流泵是一種性能和結(jié)構(gòu)特征介于軸流泵和離心泵之間的水泵,又稱導(dǎo)葉式混流泵,具有結(jié)構(gòu)簡單、維修拆裝方便、抗空化性強(qiáng)及效率高等優(yōu)點。葉輪和空間導(dǎo)葉作為斜流泵的主要部件,系統(tǒng)而全面的研究兩者關(guān)鍵參數(shù)的匹配,將有助于實現(xiàn)斜流泵全局的協(xié)同優(yōu)化設(shè)計,從而提高斜流泵整體水力性能。目前,單一研究葉輪和空間導(dǎo)葉主要參數(shù)的成果較多,但從兩者之間的協(xié)同設(shè)計方面研究較少,葉輪和空間導(dǎo)葉之間的相互關(guān)系仍停留在各自優(yōu)化的基礎(chǔ)上。因此,本文對葉輪和空間導(dǎo)葉關(guān)鍵參數(shù)進(jìn)行協(xié)同優(yōu)化匹配設(shè)計與研究,分析相互之間的關(guān)系對斜流泵整體流場回流漩渦和空化的影響,研究確定出最佳的斜流泵葉輪和空間導(dǎo)葉關(guān)鍵參數(shù)的匹配方式,提出斜流泵協(xié)同設(shè)計理念和思路。首先分別分析葉輪和空間導(dǎo)葉葉片包角單一參數(shù)對斜流泵水力特性影響規(guī)律,確定兩者葉片包角數(shù)值的參數(shù)選擇范圍。然后利用正交實驗方法確定葉輪和空間導(dǎo)葉葉片包角的協(xié)同設(shè)計匹配25種方案,完成對隨著包角組合的改變外特性基本變化規(guī)律的探究,并選取具有代表性的包角組合方案進(jìn)行內(nèi)部流場分析,完成空化狀態(tài)下不同匹配組合模型的數(shù)值模擬分析,為深入全面探究斜流泵葉輪和空間導(dǎo)葉協(xié)同優(yōu)化設(shè)計理念奠定基礎(chǔ)。本文的結(jié)論如下:(1)斜流泵葉輪內(nèi)部流道流場隨著葉輪包角的增加越平順,葉片表面的脫流現(xiàn)象也逐漸減少,回流漩渦現(xiàn)象逐漸減小。但當(dāng)包角趨于過大至一定值時,流體與葉片表面之間的摩擦損失就會明顯增大,流動又變的較為紊亂。不同空間導(dǎo)葉包角條件下,改變?nèi)~片包角數(shù)值,空間導(dǎo)葉內(nèi)部流道流場變化情況和不同葉輪葉片包角條件下較為相似,兩者分別存在一個最優(yōu)值(φi=90°,φs=60°)使得斜流泵水力特性達(dá)到最優(yōu)。(2)斜流泵以葉輪葉片包角數(shù)值為基準(zhǔn)的橫向五組方案,葉輪葉片包角數(shù)值過大和過小效率最高點分別向左右偏移;以空間導(dǎo)葉葉片包角為基準(zhǔn)的縱向五組方案,五組均呈現(xiàn)“馬鞍形”,效率最高點較為一致,但效率最高區(qū)域較窄。同時,空間導(dǎo)葉葉片包角的改變對空間導(dǎo)葉內(nèi)部流場影響較大,但最終效率和揚(yáng)程的外特性是葉輪和空間導(dǎo)葉主要部件共同作用的結(jié)果,因此在進(jìn)行內(nèi)因分析時需綜合考量葉輪和空間導(dǎo)葉內(nèi)部流場的變化。(3)不同組合模型空化狀態(tài)多工況條件數(shù)值分析,在0.6Qd、1.0Qd和1.4Qd三種大小流量工況下,B方案組合整體比C方案組合空化較為嚴(yán)重,在設(shè)計工況下空泡體積分?jǐn)?shù)分布情況和小流量0.6 Qd條件下的分布情況基本一致,而在大流量工況同一進(jìn)口壓力條件下,空泡體積分?jǐn)?shù)分布情況整體比設(shè)計工況和大流量1.4Qd工況中的空化情況都嚴(yán)重,葉輪和空間導(dǎo)葉葉片包角的不同匹配對空化狀態(tài)影響較大,因此在分析水力特性的基礎(chǔ)上應(yīng)該綜合全面評估斜流泵系統(tǒng)的最優(yōu)設(shè)計。(4)在一定包角范圍內(nèi),葉輪葉片包角較空間導(dǎo)葉葉片包角對斜流泵整體效率影響更明顯,因此在兩者包角協(xié)同設(shè)計過程中應(yīng)以葉輪葉片包角較優(yōu)數(shù)值確定為基礎(chǔ),首先選擇較優(yōu)的葉輪葉片包角值,并以此為基礎(chǔ)進(jìn)行不同空間導(dǎo)葉葉片包角數(shù)值的分析和選擇,能夠減少很大工作量,又能較容易選取最佳的葉輪和空間導(dǎo)葉葉片包角的最優(yōu)匹配設(shè)計。綜上所述,本文提出的一種斜流泵關(guān)鍵參數(shù)葉片包角協(xié)同優(yōu)化設(shè)計理念、流程及主要思路,能夠快捷、準(zhǔn)確地確定最佳包角匹配方案,有效的提高斜流泵的水力性能。
【學(xué)位單位】：西華大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：TH313
【部分圖文】：

6圖1.1 斜流泵結(jié)構(gòu)圖Fig 1.1 Structure diagram of diagonal flow pump表1.1 基本參數(shù)Tab. 1.1 Parameters of diagonal flow pump序號 參數(shù)類別 數(shù)值 單位1 額定流量Q 120 m3/h2 轉(zhuǎn)速n 2900 r/min3 揚(yáng)程H 10 m4 進(jìn)口外徑D1174 mm5 進(jìn)口內(nèi)徑為d152 mm6 出口外徑D2174 mm7 出口內(nèi)徑d290.7 mm8 葉輪出口寬度b219.8 mm（1）基于斜流泵葉片包角設(shè)計理論選取葉輪葉片包角 φi取 70°、80°、90°、100°、110°、120°，空間導(dǎo)葉葉片包角 φs取 30°、40°、50°、60°、70°、80°，分別進(jìn)行葉輪葉片包角和空間導(dǎo)葉葉片包角的數(shù)值模擬計算，總結(jié)兩者不同包角值對流場水力特性影響規(guī)律，并選出較優(yōu)的取值范圍。

葉輪與空間導(dǎo)葉協(xié)同設(shè)計理論空間導(dǎo)葉作為斜流泵的關(guān)鍵部件，對斜流泵的性能起著重要的設(shè)計過程中顯得尤為重要，本章將分別從斜流泵葉輪和空間導(dǎo)優(yōu)化以及在設(shè)計過程中遵循的原則進(jìn)行總結(jié)性闡述，同時基原理，提出葉輪和空間導(dǎo)葉主要參數(shù)協(xié)同設(shè)計理念，不再單單，將從系統(tǒng)層面出發(fā)，注重參數(shù)與參數(shù)之間的關(guān)聯(lián)關(guān)系和匹配泵葉輪設(shè)計理論基本參數(shù)確定

9圖 2.2 斜流泵葉輪葉片示意圖Fig 2.2 Schematic diagram of the impeller blade口直徑為3nQK00D =流量（m3/h）；轉(zhuǎn)速（r/min）；的進(jìn)口尺寸系數(shù)（保證效率取 K0=4~4.25，保證效汽蝕取 K0=4.5~5.5）。
【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2856136