【摘要】：混流泵是國(guó)民經(jīng)濟(jì)部門(mén)中應(yīng)用極為廣泛的一種通用水力機(jī)械，在農(nóng)田排灌、石油化工、城市給排水和船舶工業(yè)等領(lǐng)域都有著廣泛的應(yīng)用。混流泵中的關(guān)鍵過(guò)流部件是葉輪，在葉輪內(nèi)部流體的流動(dòng)狀態(tài)非常復(fù)雜，并且葉輪結(jié)構(gòu)與葉輪內(nèi)部流場(chǎng)之間存在著相互作用，而這種相互作用足以影響葉輪的性能，甚至造成結(jié)構(gòu)破壞。因而，在研究混流泵結(jié)構(gòu)特性時(shí)，我們必須將混流泵內(nèi)部流場(chǎng)與其對(duì)葉輪結(jié)構(gòu)的影響考慮進(jìn)來(lái)，從而可以提高混流泵葉輪結(jié)構(gòu)分析的準(zhǔn)確性。為此，需要采用流固耦合方法，對(duì)混流泵葉輪結(jié)構(gòu)進(jìn)行靜力學(xué)分析，為改善葉輪結(jié)構(gòu)的力學(xué)性能，也為葉輪葉片形狀優(yōu)化提供理論基礎(chǔ)與數(shù)值依據(jù)。 本文利用性能優(yōu)異的三維繪圖軟件UG對(duì)混流泵全流道及其葉輪實(shí)體進(jìn)行三維建模；利用ANSYS-ICEM軟件完成混流泵全流道流體網(wǎng)格，并對(duì)葉輪結(jié)構(gòu)的實(shí)體模型進(jìn)行網(wǎng)格劃分。并將流場(chǎng)網(wǎng)格導(dǎo)入ANSYS-FLUENT中進(jìn)行數(shù)值模擬，獲得混流泵內(nèi)部流場(chǎng)的流動(dòng)狀態(tài)。利用流固耦合技術(shù)，將分析所得的流場(chǎng)的靜壓與葉輪實(shí)體結(jié)構(gòu)相結(jié)合，獲得葉輪靜力分析的結(jié)果。 通過(guò)數(shù)值分析可以知道設(shè)計(jì)工況下的葉片吸力面的靜壓變化比壓力面的靜壓變化明顯。葉片吸力面進(jìn)口處出現(xiàn)一定區(qū)域的低壓區(qū)，該區(qū)域容易產(chǎn)生汽蝕現(xiàn)象，，與葉輪發(fā)生汽蝕的實(shí)際位置相吻合。流體在吸力面上的流速明顯大于在壓力面上的流速，且從葉輪進(jìn)口到葉輪出口，葉片表面上的相對(duì)速度分布均勻，說(shuō)明葉片的安放角合理。 通過(guò)靜力學(xué)分析結(jié)果可以知道，在葉片與前后蓋板交接處都會(huì)發(fā)生應(yīng)力集中的現(xiàn)象，但葉輪的變形都較小，不足以影響葉輪的正常運(yùn)轉(zhuǎn)，說(shuō)明葉輪的設(shè)計(jì)較為合理。
[Abstract]:Mixed-flow pump is a kind of universal hydraulic machinery which is widely used in national economy departments. It is widely used in fields such as farmland irrigation and drainage, petrochemical industry, urban water supply and drainage, ship industry and so on. The impeller is the key flow component in the mixed-flow pump. The flow state in the impeller is very complicated, and there is an interaction between the impeller structure and the flow field in the impeller, which is sufficient to affect the performance of the impeller. It even causes structural damage. Therefore, in order to improve the accuracy of impeller structure analysis, the internal flow field and its influence on impeller structure must be taken into account when studying the structural characteristics of mixed-flow pump. Therefore, it is necessary to use the fluid-solid coupling method to analyze the impeller structure of the mixed-flow pump in order to improve the mechanical properties of the impeller structure and to provide a theoretical and numerical basis for the shape optimization of the impeller blade. In this paper, the 3D modeling of the flow channel and impeller entity of the mixed flow pump is carried out with UG, and the fluid mesh of the flow channel of the mixed flow pump is completed by using ANSYS-ICEM software, and the solid model of impeller structure is meshed. The flow field was introduced into ANSYS-fluent to get the flow state of the mixed flow pump. The static analysis results of impeller are obtained by combining the static pressure of the flow field with the solid structure of the impeller by using the fluid-solid coupling technique. Through numerical analysis, we can know that the static pressure change of the blade suction surface is more obvious than that of the pressure surface under the design condition. There is a low pressure region at the inlet of the suction surface of the blade, which is prone to cavitation, which is consistent with the actual position of cavitation in the impeller. The velocity of the fluid on the suction surface is obviously higher than that on the pressure surface, and the relative velocity distribution on the blade surface is uniform from the impeller inlet to the impeller outlet, which indicates that the blade placement angle is reasonable. The results of statics analysis show that stress concentration occurs at the junction of the blade and the front cover plate, but the deformation of the impeller is small, which is not enough to affect the normal operation of the impeller, which shows that the design of the impeller is reasonable.
【學(xué)位授予單位】：西華大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類(lèi)號(hào)】：TH313

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本文編號(hào)：2121678