汽蝕能夠?qū)﹄x心泵的水力性能、使用壽命、機械振動等產(chǎn)生重要的影響。為了提高離心泵的汽蝕性能,需要在水力設計過程中充分考慮葉輪幾何形狀的變化對汽蝕性能的影響。本文以提高葉片入口背面的壓力分布為出發(fā)點來改善離心泵的汽蝕性能,在保持葉輪軸面圖和葉片入口位置不變的前提下,系統(tǒng)地探討了葉片入口的幾何參數(shù),即葉片入口角、葉片厚度以及葉片前緣的幾何形狀等因素的變化對離心泵汽蝕性能的影響,同時分析了這些因素的變化對水力性能和壓力脈動特性的影響。基于雷諾時均N-S方程和RNG k-?湍流模型,本文采用ANSYS FLUENT開展研究工作,近壁面數(shù)據(jù)處理采用標準壁面函數(shù)。應用ICEM CFD對計算域進行六面體結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格劃分,以便于有效控制近壁面網(wǎng)格尺度及網(wǎng)格數(shù)量,當網(wǎng)格數(shù)量在930萬左右時滿足網(wǎng)格無關性要求。數(shù)值計算精度的驗證結(jié)果表明,當汽蝕模型采用Schnerr-Sauer、流動狀態(tài)為非定常、近壁面網(wǎng)格尺度的y⁺值位于40⁷0的區(qū)間內(nèi)時,臨界汽蝕余量的計算精度最高,絕對誤差為-0.03m,相對誤差為-1.38%。對水力性能的預測采用定常計算的方法,效率計算結(jié)果的... 

【文章來源】：蘭州理工大學甘肅省

【文章頁數(shù)】：67 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

汽蝕對葉輪的破壞作用

格雖然劃分容易，但在滿足近壁面網(wǎng)格尺度要求的情況下，通常網(wǎng)格數(shù)量難以制，需要耗散大量的計算時間。因而，在本文的研究中，網(wǎng)格劃分方案采用六體結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格，既可以滿足湍流模型對近壁面網(wǎng)格尺度的要求，也可以對網(wǎng)格量進行有效控制。由于泵的結(jié)構(gòu)復雜，六面體結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格的劃分并不容易實需要針對各過流部件的結(jié)構(gòu)特點分別制定網(wǎng)格劃分方案。2.2 三維模型創(chuàng)建本文所采用的模型泵的水力結(jié)構(gòu)如圖 2.1 所示，其基本設計參數(shù)為：流Q=690 m3/h，揚程 H=33m，轉(zhuǎn)速 n=990r/min，效率η≥84%，臨界汽蝕余NPSHr≤4m。根據(jù)各過流部件的水力圖，采用 Proe 進行三維模型的創(chuàng)建[48-51]。據(jù)試驗現(xiàn)場的實際情況，計算域包含除了溢流管之外其他所有過流區(qū)域，包括入管、葉輪、導葉、壓水室及前后腔和口環(huán)間隙，如圖 2.2 所示。模型泵及試驗系統(tǒng)如圖 2.3 所示。在設計工況點，水力性能試驗結(jié)果為：程 H=32.40m，效率η=84.30%；汽蝕性能試驗結(jié)果為：揚程 H=33.05m，臨界蝕余量 NPSHr=2.28m。

格雖然劃分容易，但在滿足近壁面網(wǎng)格尺度要求的情況下，通常網(wǎng)格數(shù)量難以制，需要耗散大量的計算時間。因而，在本文的研究中，網(wǎng)格劃分方案采用六體結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格，既可以滿足湍流模型對近壁面網(wǎng)格尺度的要求，也可以對網(wǎng)格量進行有效控制。由于泵的結(jié)構(gòu)復雜，六面體結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格的劃分并不容易實需要針對各過流部件的結(jié)構(gòu)特點分別制定網(wǎng)格劃分方案。2.2 三維模型創(chuàng)建本文所采用的模型泵的水力結(jié)構(gòu)如圖 2.1 所示，其基本設計參數(shù)為：流Q=690 m3/h，揚程 H=33m，轉(zhuǎn)速 n=990r/min，效率η≥84%，臨界汽蝕余NPSHr≤4m。根據(jù)各過流部件的水力圖，采用 Proe 進行三維模型的創(chuàng)建[48-51]。據(jù)試驗現(xiàn)場的實際情況，計算域包含除了溢流管之外其他所有過流區(qū)域，包括入管、葉輪、導葉、壓水室及前后腔和口環(huán)間隙，如圖 2.2 所示。模型泵及試驗系統(tǒng)如圖 2.3 所示。在設計工況點，水力性能試驗結(jié)果為：程 H=32.40m，效率η=84.30%；汽蝕性能試驗結(jié)果為：揚程 H=33.05m，臨界蝕余量 NPSHr=2.28m。


本文編號：2896808