本文關(guān)鍵詞：氟塑料離心泵內(nèi)部流場的數(shù)值模擬及實驗研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：氟塑料離心泵過流部件材質(zhì)選用可耐強腐蝕的氟塑料,被廣泛應(yīng)用于化工、制藥、冶金等行業(yè)和對于腐蝕性介質(zhì)的輸送崗位。但是目前國內(nèi)的氟塑料離心泵設(shè)計理論落后,仍停留在國外20世紀70至80年代的水平,導(dǎo)致離心泵的設(shè)計存在效率低、壽命短、性能差、可靠性差等缺點。近年來,隨著計算流體動力學(xué)(CFD)技術(shù)的發(fā)展及在相關(guān)領(lǐng)域的應(yīng)用,使得離心泵的工程設(shè)計也逐漸加入了CFD研究�；诖�,本文將氟塑料離心泵的性能改進設(shè)計與計算流體動力學(xué)研究緊密結(jié)合起來,從離心泵流體流動機理出發(fā),使用數(shù)值模擬的方法研究離心泵內(nèi)部流動規(guī)律,利用模擬結(jié)果對泵的性能指標進行預(yù)測,從而用以指導(dǎo)氟塑料離心泵的設(shè)計。本文結(jié)合上述內(nèi)容進行了以下幾個方面的研究:首先,以Pro/E平臺為基礎(chǔ),參照同型號金屬離心泵水力設(shè)計圖,以不同于傳統(tǒng)氟塑料離心泵葉輪的設(shè)計方法,對原有的直葉片葉輪進行了改進設(shè)計,建立了扭曲葉片葉輪的三維模型,同時對兩種不同葉片形式葉輪的氟塑料離心泵的整機過流流道進行建模。其次,以流體力學(xué)為基本理論,在分析并總結(jié)了前人成果的基礎(chǔ)上,利用FLUENT軟件,在三種工況下對改進后的扭曲葉片葉輪氟塑料離心泵進行內(nèi)部流場的數(shù)值模擬,分析流體在離心泵中的速度和壓力分布,揭示離心泵在不同工況下內(nèi)部的流動規(guī)律,為氟塑料離心泵在葉輪結(jié)構(gòu)上的改進提供了參考數(shù)據(jù)。再次,將傳統(tǒng)的圓柱直葉片葉輪氟塑料離心泵現(xiàn)場實驗數(shù)據(jù)曲線與兩種不同葉片形狀葉輪的氟塑料離心泵在九個不同工況下數(shù)值模擬的預(yù)測特性曲線進行兩兩對比,發(fā)現(xiàn)改進后的扭曲葉片葉輪氟塑料離心泵的揚程提高1m~2m,效率提高了3%~4%,功率也下降了少許但整體變化不大,很好的驗證了改進后的扭曲葉片葉輪的氟塑料離心泵性能的優(yōu)越性。最后,對于蝸殼內(nèi)壁磨損的氟塑料離心泵,構(gòu)造類似于凹坑的球冠體來代替蝸殼內(nèi)壁不平整的物理模型,進行內(nèi)流場數(shù)值模擬,發(fā)現(xiàn)當球冠體半徑為8mm、高度為4mm時,在額定流量工況時揚程下降了約2.3m,在各個工況下效率基本上維持在下降5%左右,由此可見磨損后的氟塑料離心泵性能有明顯的下降趨勢,進而驗證了蝸殼內(nèi)壁不平整度對氟塑料離心泵性能產(chǎn)生了嚴重的影響。本文為氟塑料離心泵性能改進方面提供了一定的理論依據(jù)和實驗數(shù)據(jù),有助于新型產(chǎn)品的開發(fā)和應(yīng)用。同時,對于氟塑料離心泵在實際生產(chǎn)過程所遇到的問題具有指導(dǎo)性的意義,對于降低產(chǎn)品成本、提高產(chǎn)品效率和質(zhì)量等具有現(xiàn)實的意義。
【關(guān)鍵詞】：氟塑料離心泵 扭曲葉片葉輪 數(shù)值模擬 內(nèi)部流場 實驗數(shù)據(jù) 不平整度 外特性
【學(xué)位授予單位】：沈陽建筑大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TH311
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-13
• 第一章 緒論13-21
• 1.1 課題來源及研究的目的和意義13-14
• 1.1.1 課題來源13
• 1.1.2 課題研究的目的和意義13-14
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢14-19
• 1.2.1 國內(nèi)外泵技術(shù)現(xiàn)狀與發(fā)展14-15
• 1.2.2 國內(nèi)外泵產(chǎn)品CAD技術(shù)現(xiàn)狀與發(fā)展15-16
• 1.2.3 國內(nèi)外離心泵數(shù)值模擬研究16-19
• 1.3 論文研究的主要內(nèi)容19-21
• 第二章 流體數(shù)值模擬的基本理論21-33
• 2.1 計算流體力學(xué)簡介21-22
• 2.2 計算流體力學(xué)控制方程22-29
• 2.2.1 質(zhì)量守恒方程23
• 2.2.2 動量守恒方程23-25
• 2.2.3 能量守恒方程25
• 2.2.4 湍流模型25-29
• 2.3 多相流模型29
• 2.3.1 離散相模型29
• 2.3.2 多流體模型29
• 2.4 邊界條件29-31
• 2.5 流場數(shù)值計算的主要方法31
• 2.6 離散方法與格式31-32
• 2.7 本章小結(jié)32-33
• 第三章 氟塑料離心泵數(shù)值模擬模型整機建模33-49
• 3.1 氟塑料離心泵葉輪的總體設(shè)計方案34-36
• 3.1.1 圓柱形葉輪與扭曲葉片葉輪的區(qū)別34-35
• 3.1.2 氟塑料離心泵葉輪三維建模流程35-36
• 3.2 氟塑料離心泵葉輪軸面流道曲線的生成36-38
• 3.2.1 Bezier曲線36-37
• 3.2.2 基于Bezier曲線對氟塑料離心泵葉輪軸面流道線設(shè)計37-38
• 3.3 氟塑料離心泵圓柱直葉片葉輪造型及流道建模38-40
• 3.3.1 氟塑料離心泵圓柱直葉片葉輪建模38-40
• 3.3.2 氟塑料離心泵圓柱直葉片葉輪流道建模40
• 3.4 氟塑料離心泵扭曲葉片葉輪造型及流道建模40-44
• 3.4.1 氟塑料離心泵葉輪葉片曲面型值點數(shù)據(jù)40-42
• 3.4.2 氟塑料離心泵扭曲葉片葉輪三維造型42-44
• 3.4.3 氟塑料離心泵扭曲葉片葉輪流道建模44
• 3.5 氟塑料離心泵蝸殼流道設(shè)計及建模44-47
• 3.5.1 氟塑料離心泵蝸殼水力模型44-45
• 3.5.2 氟塑料離心泵鍋殼流道實體建模45-47
• 3.6 氟塑料離心泵整機流道建模47
• 3.7 本章小結(jié)47-49
• 第四章 氟塑料扭曲葉片葉輪離心泵內(nèi)部流場的數(shù)值模擬49-69
• 4.1 數(shù)值模擬流道模型的建立49-50
• 4.2 網(wǎng)格的生成50-52
• 4.3 旋轉(zhuǎn)葉輪和靜止蝸殼的耦合52-53
• 4.4 數(shù)值模擬過程設(shè)置53-55
• 4.4.1 計算模型設(shè)置53
• 4.4.2 材料屬性及運行條件設(shè)置53-54
• 4.4.3 邊界條件設(shè)置54
• 4.4.4 計算方法設(shè)置54
• 4.4.5 計算結(jié)果收斂性的判定54-55
• 4.5 氟塑料扭曲葉片葉輪離心泵整機數(shù)值模擬結(jié)果分析55-57
• 4.6 氟塑料扭曲葉片葉輪內(nèi)部流場分析57-66
• 4.6.1 扭曲葉片背面及工作面壓力與速度云圖分析57-58
• 4.6.2 扭曲葉片葉輪絕對速度分析58-60
• 4.6.3 扭曲葉片葉輪相對速度分析60-62
• 4.6.4 扭曲葉片葉輪內(nèi)壓力場分析62-66
• 4.7 氟塑料離心泵蝸殼內(nèi)部流場分析66-67
• 4.8 本章小結(jié)67-69
• 第五章 氟塑料離心泵性能預(yù)測及實驗對比分析69-81
• 5.1 外特性參數(shù)的計算69-71
• 5.1.1 揚程的計算69-70
• 5.1.2 軸功率的計算70
• 5.1.3 效率的計算70-71
• 5.2 氟塑料離心泵性能試驗71-76
• 5.2.1 實驗設(shè)備71-74
• 5.2.2 實驗步驟74
• 5.2.3 實驗數(shù)據(jù)處理74-76
• 5.3 數(shù)值模擬數(shù)據(jù)處理76-77
• 5.4 預(yù)測特性曲線與試驗曲線的對比77-80
• 5.4.1 揚程-流量特性曲線對比77-78
• 5.4.2 功率-流量特性曲線對比78-79
• 5.4.3 效率-流量特性曲線對比79-80
• 5.5 本章小結(jié)80-81
• 第6章 氟塑料離心泵蝸殼內(nèi)壁不平整度對泵性能影響81-87
• 6.1 氟塑料離心泵磨損凹坑物理模型的建立81-82
• 6.2 研究方案82-83
• 6.3 計算結(jié)果分析83-85
• 6.3.1 外特性對比分析83-84
• 6.3.2 內(nèi)部流場分析84-85
• 6.4 本章小結(jié)85-87
• 第七章 結(jié)論87-89
• 7.1 結(jié)論87-88
• 7.2 展望88-89
• 參考文獻89-93
• 作者簡介93
• 作者在攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文93-95
• 致謝95-96

【參考文獻】

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  本文關(guān)鍵詞：氟塑料離心泵內(nèi)部流場的數(shù)值模擬及實驗研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

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本文編號：316139