發(fā)布時間：2017-10-14 10:09

  本文關鍵詞：隔舌對雙蝸殼泵徑向力和壓力脈動影響的數(shù)值模擬研究

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【摘要】：隨著科學技術的發(fā)展,人們對泵的運行穩(wěn)定性和振動等方面提出了更高的要求,而泵的運行不穩(wěn)定和振動主要是由其內(nèi)部流動情況決定的。其中,離心泵徑向力的大小直接影響泵工作的穩(wěn)定性,泵內(nèi)壓力脈動尤其是蝸殼隔舌區(qū)的壓力脈動是影響水泵運行穩(wěn)定性的一個重要因素,也是導致振動的重要原因。改變?nèi)~輪與隔舌間隙對離心泵的壓力脈動和徑向力特性有很大影響。本文通過改變雙蝸殼基圓直徑來改變?nèi)~輪與隔舌間的間隙,研究不同隔舌間隙對離心泵徑向力和壓力脈動特性的影響。主要研究內(nèi)容有： 1.采用Fluent軟件對雙蝸殼雙吸離心泵內(nèi)部進行三維定常數(shù)值模擬,分析不同基圓直徑離心泵雙蝸殼內(nèi)靜壓力場和速度場分布,得出：隨著基圓直徑的增加,蝸殼內(nèi)靜壓呈明顯的增加,蝸殼進口至出口,壓力沿蝸殼逐漸增加；蝸殼內(nèi)流速減小,且蝸形段內(nèi)的速度最小區(qū)增加。隨著基圓直徑的減小,隔舌部位的壓力波動變大。 2.建立徑向力計算模型,同樣對雙蝸殼離心泵內(nèi)部進行三維定常數(shù)值模擬,分析在設計工況及非設計工況下,采用不同基圓直徑時作用在葉輪上徑向力特性,得出：采用不同基圓直徑時作用于葉輪上的徑向力不同,隨著基圓直徑的增大,各個工況下作用于葉輪上的徑向力減小。說明適當增大葉輪與隔舌的徑向間隙可以改善作用在葉輪上的徑向力。 3.在定常數(shù)值計算的基礎上,對不同基圓直徑雙蝸殼離心泵進行三維非定常數(shù)值計算,揭示了在不同工況下不同隔舌間隙時離心泵隔舌區(qū)壓力脈動特性。主要結(jié)論有： (1)在設計工況和大流量工況下,不同基圓直徑的蝸殼隔舌處的壓力脈動均隨著葉輪的旋轉(zhuǎn)呈周期性變化,壓力脈動的頻率以葉頻為主；在小流量工況下,壓力脈動呈現(xiàn)出不規(guī)則變化,隨著流量的降低,壓力脈動沒有明顯的周期性,基圓直徑為D3=410mm和D3=425mm時低于1倍葉片通過頻率的低頻脈動占主導地位,其主頻為葉輪轉(zhuǎn)頻。 (2)在各個工況下,隨著基圓直徑的增大,計算模型主頻的幅值減小,壓力脈動越不明顯。說明適當增大葉輪與隔舌的徑向間隙可以改善離心泵壓力脈動,從而改善離心泵動靜干涉作用。 4.通過對單蝸殼泵和雙蝸殼泵進行定常和非定常數(shù)值計算,分析了不同工況下單-雙蝸殼泵隔舌處的壓力脈動特性,不同工況下作用在葉輪上的徑向力特性,主要結(jié)論如下： (1)單蝸殼離心泵在設計工況及大流量工況下,隔舌區(qū)壓力隨時間變化的周期性明顯,壓力脈動頻率以葉片通過頻率為主；在小流量工況下,隨著流量偏離設計流量加大,隔舌區(qū)隨時間變化的周期性不明顯,壓力脈動頻率以低于1倍葉片通過頻率為主。雙蝸殼離心泵在小流量、設計流量及大流量工況下,隔舌區(qū)壓力隨時間變化均呈周期性變化,壓力脈動頻率都以葉片通過頻率為主。 (2)相比較于單蝸殼泵,雙蝸殼泵能有效地平衡徑向力,在偏離設計工況下徑向力變化不大。單蝸殼泵徑向力在設計工況下比較小,在偏離設計工況下徑向力逐漸增大。
【關鍵詞】：離心泵 雙蝸殼 隔舌 徑向力 壓力脈動
【學位授予單位】：蘭州理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2013
【分類號】：TH311
【目錄】：

• 摘要8-10
• Abstract10-12
• 第1章 緒論12-16
• 1.1 課題研究背景、目的及意義12
• 1.2 國內(nèi)外的研究現(xiàn)狀和發(fā)展12-15
• 1.2.1 雙蝸殼泵的研究現(xiàn)狀12-13
• 1.2.2 葉輪和蝸殼幾何參數(shù)對泵徑向力及壓力脈動影響13-14
• 1.2.3 CFD技術的發(fā)展14-15
• 1.3 本文研究的主要內(nèi)容15-16
• 第2章 離心泵徑向力及壓力脈動產(chǎn)生機理16-20
• 2.1 徑向力產(chǎn)生機理分析16-17
• 2.2 葉頻倍頻脈動產(chǎn)生機理分析17-19
• 2.3 本章小結(jié)19-20
• 第3章 雙蝸殼泵模型設計及網(wǎng)格劃分20-25
• 3.1 基于Pro/E軟件的實體模型建立20-22
• 3.1.1 模型計算區(qū)域的確定及其設計20
• 3.1.2 葉輪流道實體模型的建立20-21
• 3.1.3 雙蝸殼壓水室實體模型的建立21
• 3.1.4 吸水室實體模型的建立21-22
• 3.1.5 整體模型的建立22
• 3.2 雙蝸殼泵流道實體模型的網(wǎng)格劃分22-25
• 3.2.1 網(wǎng)格相關問題的概述22-24
• 3.2.2 網(wǎng)格劃分24
• 3.2.3 網(wǎng)格對計算解的影響24-25
• 第4章 定常數(shù)值模擬及不同隔舌間隙對徑向力的影響分析25-41
• 4.1 數(shù)值計算方法25-27
• 4.1.1 三維湍流場基本控制方程25-26
• 4.1.2 湍流模型26
• 4.1.3 近壁區(qū)問題的處理26-27
• 4.1.4 數(shù)值離散和求解方法27
• 4.2 雙蝸殼泵內(nèi)部流場計算模型的選擇27-29
• 4.2.1 網(wǎng)格檢查27-28
• 4.2.2 設置求解器與計算模型28
• 4.2.3 設置邊界條件28-29
• 4.2.4 設置檢測器與計算29
• 4.3 不同隔舌間隙時徑向力數(shù)值模擬結(jié)果分析29-39
• 4.3.1 雙蝸殼泵性能試驗及不同基圓尺寸泵性能預測30-32
• 4.3.2 不同工況下不同基圓直徑泵性能特性比較32-33
• 4.3.3 不同基圓直徑時雙蝸殼靜壓力場分布33-35
• 4.3.4 不同基圓直徑時雙蝸殼速度場分布35-37
• 4.3.5 徑向力計算模型的建立37-38
• 4.3.6 設計工況下不同基圓直徑時徑向力特性比較38
• 4.3.7 不同工況下不同基圓直徑時徑向力特性比較38-39
• 4.4 本章小結(jié)39-41
• 第5章 非定常數(shù)值模擬及不同隔舌間隙對壓力脈動的影響分析41-50
• 5.1 非定常計算41-42
• 5.1.1 計算方法41
• 5.1.2 滑移網(wǎng)格模型的建立及方程的離散41-42
• 5.2 壓力脈動分析42-44
• 5.2.1 壓力脈動的分類及其分析方法42-43
• 5.2.2 壓力脈動特征參數(shù)的確定43
• 5.2.3 壓力脈動監(jiān)測點位置的設定43
• 5.2.4 時間步長及采樣頻率的確定43-44
• 5.3 計算結(jié)果分析44-48
• 5.3.1 非定常模擬雙蝸殼泵外特性預測44-45
• 5.3.2 不同工況下不同計算模型壓力脈動時域分析45-47
• 5.3.3 不同工況下不同計算模型壓力脈動頻域分析47-48
• 5.4 本章小結(jié)48-50
• 第6章 單-雙蝸殼泵隔舌區(qū)壓力脈動及徑向力特性分析50-55
• 6.1 單蝸殼泵的設計及其網(wǎng)格劃分50-51
• 6.2 單-雙蝸殼泵性能預測51
• 6.3 不同工況下單-雙蝸殼隔舌處壓力脈動分析51-53
• 6.4 單-雙蝸殼泵徑向力計算53-54
• 6.5 本章小結(jié)54-55
• 結(jié)論55-58
• 參考文獻58-61
• 致謝61-62
• 附錄A 攻讀碩士學位期間發(fā)表的論文62

【參考文獻】

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本文編號：1030448