本文關(guān)鍵詞：高比轉(zhuǎn)速自吸離心泵數(shù)值模擬與優(yōu)化設(shè)計

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【摘要】：本課題屬于國家高技術(shù)研究發(fā)展計劃(863計劃)“精確噴灌技術(shù)與產(chǎn)品”,所屬項目為農(nóng)業(yè)高效用水精量控制技術(shù)與產(chǎn)品(課題編號:2011AA100506)的研究內(nèi)容之一。高比轉(zhuǎn)速自吸離心泵采用柴油機驅(qū)動,空氣壓縮機與泵軸聯(lián)動的工作方式,泵機組啟動前不需向泵體內(nèi)灌水,泵可快速正常運轉(zhuǎn)的結(jié)構(gòu)形式,保證了高比轉(zhuǎn)速自吸離心泵高效、快速的自吸性能。泵機組用于干旱輸水、河流排污、山洪排澇和市政建設(shè)等場所。本課題主要的研究工作和創(chuàng)新點如下:(1)泵的水力設(shè)計。對該高比轉(zhuǎn)速自吸離心泵的葉輪和壓水室進行水力設(shè)計,詳細闡述各個過流部件的設(shè)計過程和設(shè)計結(jié)果,并繪制水力圖。(2)泵機組的自吸結(jié)構(gòu)設(shè)計。設(shè)計一種自吸排氣結(jié)構(gòu),以保證泵能夠高效地完成自吸。該結(jié)構(gòu)主要的機理是通過壓縮機壓縮空氣使得泵腔內(nèi)形成負壓,氣液分離室止回閥開啟,壓縮空氣與泵腔內(nèi)氣體不斷混合,并由噴嘴排出,直至進口管路氣體被抽干,泵開始正常工作。(3)泵內(nèi)部流場的數(shù)值模擬。運用CFD軟件對泵進行全流場的數(shù)值模擬,分析高比轉(zhuǎn)速自吸離心泵在0.4Q、0.6Q、0.8Q、1.0Q、1.2Q工況點下運行時內(nèi)部流態(tài)分布。計算各個工況點的揚程、效率及軸功率,預(yù)測高比轉(zhuǎn)速自吸離心泵水力性能,在額定設(shè)計工況點揚程的模擬計算值為H=45.98m,效率的模擬值為η=73.15%,滿足設(shè)計要求;模擬研究葉片厚度對泵性能的影響,葉片厚度最厚處置于葉片出口2/3處時,泵的性能最優(yōu)。(4)泵空化現(xiàn)象的研究與性能預(yù)測。以高比轉(zhuǎn)速自吸離心泵液相數(shù)值計算結(jié)果為初值,載入空化模型,模擬該泵的空化現(xiàn)象,分析高比轉(zhuǎn)速自吸離心泵在不同工況下出現(xiàn)空化現(xiàn)象時的內(nèi)部流態(tài),預(yù)測其空化性能。泵的裝置空化余量NPSHa越低,泵腔內(nèi)空泡生成率越高,空泡在葉片背面進口邊開始生成,并且不斷向泵的出口邊延伸,泵的空化性能隨流量的增大而變差,泵在設(shè)計工況下預(yù)測得到的必需空化余量NPSHr=5.08m。(5)泵的試驗研究。對高比轉(zhuǎn)速自吸離心泵進行外特性試驗研究,在設(shè)計工況點,流量Q=502.44m3/h、揚程H=45.22m,效率η=72.79%,試驗結(jié)果與數(shù)值模擬結(jié)果的誤差很小,數(shù)值模擬能夠較為準確地反應(yīng)泵的內(nèi)部流動。
【關(guān)鍵詞】：自吸離心泵 水力設(shè)計 自吸結(jié)構(gòu) 數(shù)值模擬 空化特性 試驗研究
【學(xué)位授予單位】：江蘇大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TH311
【目錄】：

• 摘要5-7
• ABSTRACT7-12
• 第一章 緒論12-16
• 1.1 研究目的及意義12
• 1.2 自吸離心泵的研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢12-15
• 1.2.1 自吸離心泵的研究現(xiàn)狀13-14
• 1.2.2 自吸離心泵的發(fā)展趨勢14-15
• 1.3 本課題主要研究內(nèi)容15-16
• 第二章 高比轉(zhuǎn)速自吸離心泵的水力設(shè)計16-26
• 2.1 葉輪16
• 2.2 泵的設(shè)計參數(shù)16
• 2.3 葉輪的水力設(shè)計16-18
• 2.4 葉輪的繪型18-20
• 2.5 壓水室20-21
• 2.6 壓水室的水力設(shè)計21-22
• 2.7 壓水室的繪型22-24
• 2.8 本章小結(jié)24-26
• 第三章 高比轉(zhuǎn)速自吸離心泵自吸結(jié)構(gòu)的設(shè)計26-35
• 3.1 自吸結(jié)構(gòu)26
• 3.2 自吸結(jié)構(gòu)的基本原理26-27
• 3.3 氣液分離裝置27-30
• 3.3.1 射流噴嘴的設(shè)計27-28
• 3.3.2 止回閥的設(shè)計28-29
• 3.3.3 出口逆止閥的設(shè)計29-30
• 3.4 新型軸聯(lián)傳動離合裝置30-32
• 3.4.1 離合裝置的工作方式30-32
• 3.5 空氣壓縮機的選型32-34
• 3.5.1 確定級數(shù)與壓力比32-33
• 3.5.2 確定排氣系數(shù)33
• 3.5.3 確定氣缸行程容積33
• 3.5.4 確定活塞行程33
• 3.5.5 確定氣缸直徑33-34
• 3.5.6 空壓機的幾何參數(shù)34
• 3.6 本章小結(jié)34-35
• 第四章 高比轉(zhuǎn)速自吸離心泵內(nèi)部流場數(shù)值模擬35-47
• 4.1 概述35
• 4.2 數(shù)值模擬理論與方法35-36
• 4.2.1 控制方程35-36
• 4.2.2 計算設(shè)置36
• 4.3 計算域造型與網(wǎng)格劃分36-37
• 4.3.1 計算域建模36
• 4.3.2 網(wǎng)格劃分36-37
• 4.4 內(nèi)流場數(shù)值模擬結(jié)果分析37-39
• 4.4.1 不同流量下壓力分析38
• 4.4.2 不同流量下速度矢量分析38-39
• 4.5 外特性性能預(yù)測39-41
• 4.6 葉片加厚方式對泵性能的影響預(yù)測41-45
• 4.6.1 計算方案的選擇41-42
• 4.6.2 外特性分析42-44
• 4.6.3 內(nèi)流場分析44-45
• 4.7 本章小結(jié)45-47
• 第五章 高比轉(zhuǎn)速自吸離心泵空化特性的研究47-60
• 5.1 概述47
• 5.2 空化模型47-49
• 5.3 計算設(shè)置49
• 5.4 不同流量工況葉輪內(nèi)部壓力分布49-52
• 5.5 不同流量工況葉輪內(nèi)部空泡分布52-58
• 5.6 本章小結(jié)58-60
• 第六章 高比轉(zhuǎn)速自吸離心泵的試驗研究60-63
• 6.1 概述60
• 6.2 高比轉(zhuǎn)速自吸離心泵外特性試驗60-62
• 6.2.1 試驗條件60-61
• 6.2.2 試驗結(jié)果61-62
• 6.2.3 數(shù)值模擬與試驗結(jié)果對比62
• 6.3 本章小結(jié)62-63
• 第七章 總結(jié)和展望63-65
• 7.1 總結(jié)63-64
• 7.2 展望64-65
• 參考文獻65-69
• 致謝69-70
• 攻讀碩士學(xué)位期間參加的科研項目和發(fā)表的相關(guān)論文70
• 一、成果70
• 二、參與課題70

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