本文關(guān)鍵詞：開縫葉片對(duì)低比轉(zhuǎn)速離心泵性能影響的研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：高效率與較小空化余量的離心泵始終是科研工作者和設(shè)計(jì)工程師追求的目標(biāo),而低比轉(zhuǎn)速離心泵由于葉輪直徑大、出口寬度小、流道擴(kuò)散嚴(yán)重等原因,導(dǎo)致其性能較差,且易發(fā)生空化現(xiàn)象。葉輪流道中的流動(dòng)是極其復(fù)雜與不穩(wěn)定的,在擴(kuò)散流道的下游區(qū)域一般會(huì)出現(xiàn)流動(dòng)分離以及隨之產(chǎn)生的不穩(wěn)定旋渦,甚至堵塞部分流道,導(dǎo)致泵的下降,水力效率降低。因此,在離心泵的水力設(shè)計(jì)過程中,應(yīng)該確保在設(shè)計(jì)工況范圍內(nèi)不產(chǎn)生流動(dòng)分離的現(xiàn)象。本文以M33-12.5型低比轉(zhuǎn)速離心泵為研究對(duì)象,利用開縫葉片流動(dòng)控制技術(shù)對(duì)葉片進(jìn)行開縫,采用正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)、均勻試驗(yàn)設(shè)計(jì)方法與數(shù)值模擬相結(jié)合研究手段來分析開縫葉片對(duì)低比轉(zhuǎn)速離心泵性能的影響。全文的主要工作如下:1.利用CFD數(shù)值模擬與試驗(yàn)設(shè)計(jì)方法對(duì)葉片開縫參數(shù)的選擇進(jìn)行研究與分析。從正交試驗(yàn)的結(jié)果得出縫隙各因素對(duì)低比轉(zhuǎn)速離心泵性能影響的主次順序。葉片開縫對(duì)揚(yáng)程的影響由大到小為:開縫直徑D縫隙的偏轉(zhuǎn)角β縫隙中心寬度b縫隙深度h縫隙的收縮比f(wàn);對(duì)效率的影響由大到小為:縫隙的偏轉(zhuǎn)角β開縫直徑D縫隙深度h縫隙的收縮比f(wàn)縫隙中心寬度b;對(duì)空化余量的影響由大到小為:縫隙深度h開縫直徑D縫隙的收縮比f(wàn)縫隙中心寬度b縫隙的偏轉(zhuǎn)角β。綜合考慮,開縫直徑、縫隙的偏轉(zhuǎn)角和縫隙深度對(duì)離心泵性能影響最大。根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果,對(duì)原模型進(jìn)行開縫優(yōu)化設(shè)計(jì),得到較好的結(jié)果。2.基于原模型與4種開縫葉輪的流場(chǎng)分析結(jié)果,探索開縫葉片改善葉輪內(nèi)部流動(dòng)與空化性能的機(jī)理,分析了葉片縫隙的射流、卷吸作用及流動(dòng)分離現(xiàn)象對(duì)葉輪流道內(nèi)壓力、流場(chǎng)和空泡的影響。結(jié)果發(fā)現(xiàn),當(dāng)縫隙位于葉片出口位置,揚(yáng)程會(huì)有較大的下降,但是當(dāng)偏轉(zhuǎn)角為負(fù)時(shí),會(huì)減弱葉輪出口的射流-尾跡現(xiàn)象,提高離心泵的效率;當(dāng)縫隙靠近葉片進(jìn)口處,對(duì)離心泵的性能基本無改善作用,甚至?xí)档捅玫男阅�。因�(yàn)槿~片進(jìn)口背面的壓力尚未提升,且由于頸縮效應(yīng)與卷吸效應(yīng)的影響,又在縫隙葉片背面后端形成新的湍流漩渦與空泡區(qū)域。3.通過對(duì)M33-12.5型低比轉(zhuǎn)速離心泵與另一款低比轉(zhuǎn)速恒揚(yáng)程泵的葉片開縫并進(jìn)行數(shù)值分析發(fā)現(xiàn),合理的葉片開縫有利于離心泵性能的提升,驗(yàn)證了本文開縫方法的可靠性,為低比轉(zhuǎn)速離心泵的開縫設(shè)計(jì)提供了一定的參考價(jià)值。本文推薦的開縫參數(shù)選取范圍為:開縫直徑D=0.5~0.7D2,縫隙的偏轉(zhuǎn)角β=45°~70°,縫隙深度h=1.0,縫隙中心寬度b=1~3mm,縫隙的收縮比f(wàn)=1.2~1.5。
【關(guān)鍵詞】：低比轉(zhuǎn)速離心泵 開縫葉片 數(shù)值計(jì)算 試驗(yàn)設(shè)計(jì) 空化性能
【學(xué)位授予單位】：江蘇大學(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5-7
• Abstract7-12
• 第一章 緒論12-17
• 1.1 課題的背景與意義12-13
• 1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀13-16
• 1.2.1 國(guó)內(nèi)的研究現(xiàn)狀13-15
• 1.2.2 國(guó)外的研究現(xiàn)狀15-16
• 1.3 本文的研究?jī)?nèi)容及方法16-17
• 第二章 邊界層理論及流動(dòng)分離17-26
• 2.1 邊界層理論17-21
• 2.1.1 邊界層概念17-19
• 2.1.2 邊界層的控制方程19-21
• 2.2 邊界層分離理論21-24
• 2.2.1 分離發(fā)生的機(jī)理21-22
• 2.2.2 離心泵中的流動(dòng)分離22-23
• 2.2.3 流動(dòng)分離的判定方法23-24
• 2.2.4 流動(dòng)分離控制24
• 本章小結(jié)24-26
• 第三章 數(shù)值計(jì)算方法26-30
• 3.1 網(wǎng)格劃分26-27
• 3.2 湍流模型27-28
• 3.3 空化模型28-29
• 3.4 其他的相關(guān)設(shè)置29
• 本章小結(jié)29-30
• 第四章 基于試驗(yàn)設(shè)計(jì)方法的優(yōu)化設(shè)計(jì)30-53
• 4.1 原模型的數(shù)值模擬與分析30-34
• 4.1.1 原模型的外特性預(yù)測(cè)31-32
• 4.1.2 原模型的流場(chǎng)分析32-33
• 4.1.3 原模型的空化性能預(yù)測(cè)33-34
• 4.2 開縫葉片的正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)及優(yōu)化34-47
• 4.2.1 開縫葉片參數(shù)的選擇34
• 4.2.2 正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)簡(jiǎn)介34
• 4.2.3 正交試驗(yàn)表的設(shè)計(jì)34-37
• 4.2.4 試驗(yàn)結(jié)果匯總37-38
• 4.2.5 試驗(yàn)結(jié)果的直接分析38-39
• 4.2.6 試驗(yàn)結(jié)果的極差分析39-44
• 4.2.7 優(yōu)化設(shè)計(jì)的計(jì)算分析44-47
• 4.3 均勻試驗(yàn)設(shè)計(jì)及優(yōu)化47-51
• 4.3.1 均勻設(shè)計(jì)表的設(shè)計(jì)47-49
• 4.3.2 均勻設(shè)計(jì)的結(jié)果及分析49-50
• 4.3.3 均勻設(shè)計(jì)的回歸求優(yōu)50-51
• 本章小結(jié)51-53
• 第五章 開縫葉輪的流場(chǎng)分析53-76
• 5.1 葉輪流場(chǎng)的定常計(jì)算結(jié)果分析53-63
• 5.1.1 葉輪的揚(yáng)程與水力效率53-54
• 5.1.2 葉輪流場(chǎng)的分析54-63
• 5.1.3 開縫式葉輪性能提升機(jī)理的討論63
• 5.2 葉輪流場(chǎng)的非定常計(jì)算結(jié)果分析63-71
• 5.2.1 性能對(duì)比64
• 5.2.2 流場(chǎng)分析64-69
• 5.2.3 開縫葉片抗空化的機(jī)理探討69-71
• 5.3 開縫葉片的應(yīng)用及驗(yàn)證71-74
• 5.3.1 計(jì)算模型71
• 5.3.2 葉片開縫71-72
• 5.3.3 結(jié)果分析72-74
• 本章小結(jié)74-76
• 第六章 結(jié)論與展望76-78
• 6.1 本文的工作總結(jié)76-77
• 6.2 研究展望77-78
• 參考文獻(xiàn)78-83
• 致謝83-84
• 作者攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文84

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