本文關(guān)鍵詞：離心泵多工況性能研究與試驗(yàn)驗(yàn)證，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：離心泵是廣泛應(yīng)用于石油化工、水循環(huán)與處理、油氣儲(chǔ)運(yùn)、能源發(fā)電以及建筑工程等各行各業(yè)的通用流體機(jī)械設(shè)備。本文主要是對(duì)離心泵進(jìn)行多工況性能研究和試驗(yàn)驗(yàn)證。為了開展本課題的研究工作,借助了項(xiàng)目合作方廣東佛山水泵廠提供的型號(hào)為KCP80×50-315離心泵圖紙數(shù)據(jù)、技術(shù)資料以及相關(guān)的試驗(yàn)測(cè)試平臺(tái)。主要采取數(shù)值模擬計(jì)算方式和試驗(yàn)驗(yàn)證方式,最終得到了離心泵多工況全流場(chǎng)的內(nèi)流場(chǎng)特性分布狀況、外特性性能和軸向力的預(yù)測(cè)曲線,并得到了試驗(yàn)的驗(yàn)證。首先,本文介紹了離心泵在油氣儲(chǔ)運(yùn)工程中的應(yīng)用以及CFD技術(shù)及其相關(guān)計(jì)算軟件,概述了離心泵的研究和發(fā)展史以及國(guó)內(nèi)外的研究現(xiàn)狀,歸納了基于泵內(nèi)各項(xiàng)損失的離心泵性能特性的計(jì)算模型。其次,利用三維造型軟件Pro/E實(shí)現(xiàn)了該型號(hào)離心泵的流體域的全流場(chǎng)三維實(shí)體建模與裝配,利用ICEM進(jìn)行了計(jì)算域的分區(qū)域結(jié)構(gòu)/非結(jié)構(gòu)網(wǎng)格劃分,利用CFX軟件實(shí)現(xiàn)了離心泵的多工況全流場(chǎng)三維數(shù)值模擬計(jì)算,得到了離心泵的密封環(huán)泄漏量-流量和軸向力-流量曲線的預(yù)測(cè)值和經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算值,并預(yù)測(cè)了該泵的外特性性能曲線。結(jié)果顯示揚(yáng)程曲線存在駝峰現(xiàn)象,效率曲線存在向大流量點(diǎn)偏移現(xiàn)象。著重分析了離心泵軸面、中間面、葉輪、蝸殼、密封環(huán)間隙和平衡孔內(nèi)的壓力場(chǎng)、速度場(chǎng)矢量圖和速度場(chǎng)流線圖等內(nèi)流場(chǎng)的分布特性和規(guī)律,得出該泵葉輪存在脫流和葉輪出口堵塞的現(xiàn)象,并為該泵設(shè)計(jì)優(yōu)化提供了參考和改進(jìn)意見。另外,本文還比較了有、無平衡孔情況下泵葉輪的壓力場(chǎng)分布差別和泵軸向力的差值,得出平衡孔可減少約80%的軸向力。然后,借助廠方的離心泵測(cè)試平臺(tái)完成了對(duì)該泵樣機(jī)的外特性性能試驗(yàn)和軸向力強(qiáng)度試驗(yàn),并進(jìn)行了數(shù)據(jù)處理,將數(shù)值模擬計(jì)算與性能試驗(yàn)得到的特性曲線進(jìn)行對(duì)比和分析,驗(yàn)證了基于CFX軟件的模擬計(jì)算離心泵多工況全流場(chǎng)性能的可靠性和適用性。最后總結(jié)了本研究的主要成果和結(jié)論,并對(duì)后續(xù)的研究做出了建議和展望。
【關(guān)鍵詞】：離心泵 多工況 全流場(chǎng) 數(shù)值模擬 性能研究 試驗(yàn)驗(yàn)證
【學(xué)位授予單位】：華南理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TH311
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-11
• 第一章 緒論11-24
• 1.1 課題介紹11-12
• 1.1.1 課題來源11-12
• 1.1.2 研究背景12
• 1.2 離心泵在油氣儲(chǔ)運(yùn)工程中的應(yīng)用12-14
• 1.2.1 離心泵在儲(chǔ)運(yùn)過程中的基本情況12-13
• 1.2.2 輸油泵站13-14
• 1.2.3 多工況性能研究對(duì)油氣儲(chǔ)運(yùn)的意義14
• 1.3 CFD技術(shù)及數(shù)值模擬軟件的介紹14-16
• 1.3.1 CFD技術(shù)簡(jiǎn)介14-15
• 1.3.2 ANSYS ICEM CFD/ CFX簡(jiǎn)介15-16
• 1.4 離心泵研究和發(fā)展綜述16-22
• 1.4.1 離心泵的理論和結(jié)構(gòu)發(fā)展史16-17
• 1.4.2 離心泵多工況設(shè)計(jì)和性能研究現(xiàn)狀17-19
• 1.4.3 離心泵的數(shù)值模擬和試驗(yàn)研究現(xiàn)狀19-22
• 1.5 本文主要研究?jī)?nèi)容和基本工作22-23
• 1.5.1 研究?jī)?nèi)容22-23
• 1.5.2 基本工作23
• 1.6 本章小結(jié)23-24
• 第二章 離心泵性能特性理論計(jì)算24-33
• 2.1 理論揚(yáng)程24-26
• 2.1.1 理想情況時(shí)的理論揚(yáng)程24
• 2.1.2 常用的修正方法24-26
• 2.1.3 實(shí)際情況時(shí)的理論揚(yáng)程26
• 2.2 泵內(nèi)各項(xiàng)損失26-30
• 2.2.1 機(jī)械損失26-27
• 2.2.2 容積損失27-28
• 2.2.3 水力損失28-30
• 2.3 實(shí)際揚(yáng)程、有效功率和總效率30-31
• 2.4 軸向力及軸向力的計(jì)算31-32
• 2.4.1 軸向力的組成31
• 2.4.2 無平衡孔葉輪泵軸向力的計(jì)算31-32
• 2.4.3 有平衡孔葉輪泵軸向力的計(jì)算32
• 2.5 本章小結(jié)32-33
• 第三章 離心泵全流場(chǎng)三維數(shù)值模擬33-44
• 3.1 離心泵幾何結(jié)構(gòu)參數(shù)和全流場(chǎng)三維建模33-35
• 3.1.1 幾何結(jié)構(gòu)參數(shù)33-34
• 3.1.2 全流場(chǎng)的三維建模34-35
• 3.2 計(jì)算域網(wǎng)格劃分35-37
• 3.3 全流場(chǎng)模擬計(jì)算的必要性37-38
• 3.4 計(jì)算方法和邊界條件38
• 3.5 計(jì)算結(jié)果與分析38-42
• 3.5.1 計(jì)算收斂情況和監(jiān)測(cè)點(diǎn)情況展示38-40
• 3.5.2 性能預(yù)測(cè)40-42
• 3.6 本章小結(jié)42-44
• 第四章 離心泵多工況全流場(chǎng)模擬的內(nèi)流場(chǎng)特性分析44-59
• 4.1 離心泵多工況壓力場(chǎng)特性44-48
• 4.1.1 泵軸面和中間平面的壓力場(chǎng)特性44-45
• 4.1.2 葉輪壓力場(chǎng)特性45-46
• 4.1.3 有、無平衡孔情況下葉輪壓力場(chǎng)分布的對(duì)比46-48
• 4.2 離心泵多工況速度場(chǎng)特性48-58
• 4.2.1 泵軸面和中間平面的速度場(chǎng)特性48-50
• 4.2.2 葉輪速度場(chǎng)特性50-51
• 4.2.3 前、后密封環(huán)間隙速度場(chǎng)特性51-53
• 4.2.4 平衡孔速度場(chǎng)特性53-54
• 4.2.5 蝸殼速度場(chǎng)特性54-55
• 4.2.6 葉輪蝸殼中間平面內(nèi)速度場(chǎng)流線圖特性55-57
• 4.2.7 平衡孔回流至葉輪速度場(chǎng)流線圖特性57-58
• 4.3 本章小結(jié)58-59
• 第五章 離心泵的試驗(yàn)驗(yàn)證59-70
• 5.1 離心泵試驗(yàn)?zāi)康暮蛢?nèi)容59
• 5.1.1 外特性試驗(yàn)?zāi)康?/span>59
• 5.1.2 外特性試驗(yàn)內(nèi)容59
• 5.1.3 強(qiáng)度試驗(yàn)?zāi)康暮蛢?nèi)容59
• 5.2 試驗(yàn)裝置介紹59-64
• 5.2.1 試驗(yàn)平臺(tái)59-61
• 5.2.2 參數(shù)測(cè)量系統(tǒng)61-64
• 5.3 試驗(yàn)原理和方法64-66
• 5.3.1 試驗(yàn)外特性參數(shù)64-65
• 5.3.2 性能試驗(yàn)步驟65-66
• 5.4 試驗(yàn)結(jié)果處理、分析與對(duì)比驗(yàn)證66-69
• 5.4.1 數(shù)據(jù)記錄和整理66
• 5.4.2 數(shù)據(jù)對(duì)比和分析驗(yàn)證66-68
• 5.4.3 模擬和試驗(yàn)誤差分析68-69
• 5.5 本章小結(jié)69-70
• 結(jié)論與展望70-73
• 成果和結(jié)論70-72
• 研究展望72-73
• 參考文獻(xiàn)73-77
• 攻讀碩士學(xué)位期間取得的研究成果77-78
• 致謝78-79
• 附件79

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：340572