本文關鍵詞：長軸泵的空間導葉內(nèi)部流動及結(jié)構(gòu)動力特性研究

  更多相關文章： 長軸泵 空間導葉 數(shù)值模擬 導葉進口安放角 流固耦合 模態(tài)分析

【摘要】：長軸泵多用于徑向尺寸受限制的空間,故常采用空間導葉代替徑向式蝸殼�？臻g導葉雖然減小了徑向尺寸,但其使徑向方向的流體變?yōu)檩S向流出,導葉流道中流體的流動更為復雜。目前,對長軸泵空間導葉內(nèi)部流動特性的研究還較少,特別以集合數(shù)字化軟件對長軸泵進行設計,并通過計算流體力學方法來研究長軸泵空間導葉內(nèi)部流場特性。研究結(jié)果對長軸泵的快速設計與空間導葉的優(yōu)化設計具有重要意義。本文以某長軸泵為研究對象,通過CFturbo數(shù)字化軟件對長軸泵進行快速、高效的設計,并對設計模型進行數(shù)值模擬,研究其流場分布與結(jié)構(gòu)動力特性。利用CFturbo軟件改變空間導葉參數(shù),研究不同空間導葉參數(shù)的流場特性及對長軸泵性能的影響。同時,對長軸泵結(jié)構(gòu)域進行計算。本文主要研究內(nèi)容和結(jié)論有:1.應用數(shù)字化軟件CFturbo對長軸泵葉片和導葉進行水力設計,確定其主要參數(shù),并使用UG軟件對長軸泵進行三維造型。通過ANSYS-CFX對長軸泵進行數(shù)值模擬,驗證數(shù)字化軟件設計的可行與高效。2.通過數(shù)值模擬,對葉輪與導葉之間無葉區(qū)距離、導葉進口安放角、導葉葉片數(shù)進行了流場特性的研究,并分析這些參數(shù)對長軸泵性能的影響。葉輪與導葉之間無葉區(qū)距離在0.3b2~0.6b2比較適合。取值過小,則導葉進口沖擊明顯,且在大流量下軸功率較高;取值過大,無葉區(qū)流道過長,造成長軸泵整體性能的下降。導葉進口安放角取值在15°~30°較合適。取較小值時,長軸泵高效點往小流量工況偏移,取較大值則往大流量工況偏移。進口沖角為正時,長軸泵在大流量工況下流場分布較好,且脫流多產(chǎn)生在低壓側(cè)。導葉葉片對流體起控制作用,過少則對流體控制不足,造成泵整體性能下降;過多則會因為排擠的增加使流體速度增大,導葉將動能轉(zhuǎn)化為壓能的能力降低。3.基于流固耦合技術分別對不同工況下流體載荷對葉輪,泵軸和空間導葉三個結(jié)構(gòu)所受到的應力分布以及結(jié)構(gòu)變形進行了計算和分析。結(jié)果表明:流體荷載對葉輪受力及變形起主要作用;因為使用空間導葉,所以受力和變形分布較平均。葉輪變形隨著半徑的增加而增加,在葉輪出口與前蓋板交接處最大�？臻g導葉進口邊應力較為集中,不同工況下變形情況較為一致。軸上應力分布均勻,沒有出現(xiàn)應力集中的現(xiàn)象,設計工況下強度滿足要求。4.通過模態(tài)分析研究長軸泵轉(zhuǎn)動結(jié)構(gòu)動力特性。分析得出:長軸泵轉(zhuǎn)動結(jié)構(gòu)的振動頻率屬自有屬性,離心力和水壓力對長軸泵轉(zhuǎn)動結(jié)構(gòu)的振動頻率和振型影響較小,且轉(zhuǎn)動結(jié)構(gòu)固有頻率與軸頻、葉頻發(fā)生共振的概率較小。
【關鍵詞】：長軸泵 空間導葉 數(shù)值模擬 導葉進口安放角 流固耦合 模態(tài)分析
【學位授予單位】：西華大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TH311
【目錄】：

• 摘要4-6
• Abstract6-10
• 1 緒論10-16
• 1.1 課題來源10
• 1.2 研究背景、目的和意義10-11
• 1.3 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀11-14
• 1.3.1 空間導葉的研究11-13
• 1.3.2 流固耦合的研究13-14
• 1.4 本文主要研究內(nèi)容14-16
• 2 長軸泵數(shù)字化水力設計及三維建模16-23
• 2.1 葉輪的水力設計16-18
• 2.2 空間導葉的水力設計18-20
• 2.3 長軸泵葉輪與空間導葉的三維建模20-22
• 2.4 本章小結(jié)22-23
• 3 長軸泵內(nèi)部流場的數(shù)值計算23-36
• 3.1 數(shù)值計算理論基礎23-27
• 3.1.1 計算流體力學簡介23
• 3.1.2 流動控制方程23-25
• 3.1.3 湍流模型25-27
• 3.2 計算模型網(wǎng)格的劃分27-29
• 3.2.1 非結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格技術27-28
• 3.2.2 長軸泵流體域的網(wǎng)格劃分28-29
• 3.3 數(shù)值計算的條件設置29-30
• 3.3.1 邊界條件29-30
• 3.3.2 交接面設置30
• 3.4 網(wǎng)格無關性檢驗30-31
• 3.5 計算結(jié)果分析31-35
• 3.6 本章小結(jié)35-36
• 4 空間導葉參數(shù)對長軸泵性能的影響分析36-53
• 4.1 葉輪與導葉間無葉區(qū)距離對長軸泵性能的影響36-42
• 4.1.1 外特性分析36-38
• 4.1.2 內(nèi)部流場分析38-42
• 4.2 導葉進口角對長軸泵性能的影響42-48
• 4.2.1 外特性分析42-44
• 4.2.2 內(nèi)部流場分析44-48
• 4.3 導葉葉片數(shù)對長軸泵性能的影響48-51
• 4.3.1 外特性分析48-49
• 4.3.2 內(nèi)部流場分析49-51
• 4.4 本章小結(jié)51-53
• 5 長軸泵結(jié)構(gòu)強度分析53-62
• 5.1 靜力結(jié)構(gòu)分析基礎53
• 5.2 有限元分析的預定義53-57
• 5.3 計算結(jié)果及分析57-61
• 5.3.1 葉輪與軸的應力分布及變形分析57-60
• 5.3.2 空間導葉的應力分布及變形分析60-61
• 5.4 本章小結(jié)61-62
• 6 模態(tài)分析62-69
• 6.1 模態(tài)分析基礎62
• 6.2 轉(zhuǎn)動部件的模態(tài)分析62-68
• 6.2.1 離心力下轉(zhuǎn)動部件的模態(tài)分析62-65
• 6.2.2 水壓力下轉(zhuǎn)動部件的模態(tài)分析65-68
• 6.3 本章小結(jié)68-69
• 7 結(jié)論與展望69-71
• 7.1 結(jié)論69-70
• 7.2 展望70-71
• 參考文獻71-75
• 攻讀碩士學位期間發(fā)表論文及科研成果75-76
• 致謝76-77

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1 呂文燦;旋轉(zhuǎn)導葉風機的理論分析與試驗研究[J];華中理工大學學報;1991年01期

2 嚴敬;空間導葉設計新方法[J];四川工業(yè)學院學報;1991年Z1期

3 李樹森;導葉制造的新工藝[J];大電機技術;1991年05期

4 張蓉生;導葉關閉水力矩計算的探討[J];四川水力發(fā)電;1994年01期

5 楊勇;;內(nèi)支承體、導葉室專用鏜孔工具[J];上海大中型電機;2010年02期

6 沈宗伊;;活塞式開關導葉工具介紹[J];水電機電安裝技術;1980年04期

7 劉飛旗;;焊接導葉介紹[J];水電機電安裝技術;1981年04期

8 裘昌奰 ,王丁;高爐用軸流壓氣機導葉變角度計算[J];動力工程;1983年05期

9 袁曾壽;壓氣機可轉(zhuǎn)導葉機構(gòu)的設計方法[J];艦船科學技術;1983年03期

10 錢宗遠,李俊;汽輪機空心導葉變形原因及處理[J];汽輪機技術;1992年04期

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1 李文鋒;羅興，

本文編號：770496