發(fā)布時間：2018-10-25 18:02

【摘要】：高速離心泵在高速下運行，離心葉輪極易發(fā)生空化，空化的發(fā)生會造成離心泵性能的下降，產(chǎn)生空蝕破壞，同時也會使機組的振動加劇，嚴(yán)重時甚至?xí)a(chǎn)生災(zāi)難性的后果。目前，防止高速離心泵發(fā)生空化的最有效的途徑之一是在高速離心主葉輪前加裝一誘導(dǎo)輪，因此對離心泵和誘導(dǎo)輪內(nèi)的空化展開研究是一項有意義并且很有必要的課題。目前，對旋轉(zhuǎn)空化兩相流的研究仍處于探索之中，尤其是水力機械和誘導(dǎo)輪內(nèi)的空化流動機理尚未完全明確，揭示空化流動的機理是學(xué)術(shù)界和工程界都需要急待解決的一個問題。本文在國家自然科學(xué)基金項目（NO.51076144）、浙江省自然科學(xué)基金項目（NO. Y1100013）和浙江省公益工業(yè)類項目（NO.2012C21013）的資助下，從理論分析、數(shù)值計算、外特性性能實驗和可視化實驗等方面入手對該高速離心泵和誘導(dǎo)輪內(nèi)的空化演變過程、空化流動機理等進行了較為系統(tǒng)的研究分析。 論文首先開展了非汽蝕狀態(tài)下的單相流動數(shù)值計算，揭示了設(shè)計工況點下和不同工況點下前置各誘導(dǎo)輪時高速離心泵內(nèi)的流動機理。其次，開展了汽蝕狀態(tài)下的旋轉(zhuǎn)空化流動的數(shù)值計算，揭示了設(shè)計工況點和不同轉(zhuǎn)速工況點下前置各誘導(dǎo)輪高速離心泵內(nèi)的旋轉(zhuǎn)空化現(xiàn)象，揭示了在不同空化系數(shù)下空化發(fā)展的過程。再次，以前置誘導(dǎo)輪的高速離心泵為研究對象進行了外特性性能實驗，得到了多工況下，在前置各誘導(dǎo)輪情況下該高速離心泵的性能曲線；最后對誘導(dǎo)輪內(nèi)的旋轉(zhuǎn)空化進行了可視化研究，進一步揭示了空化的時空演化規(guī)律。綜上所述，本文主要結(jié)合數(shù)值計算、外特性實驗及可視化實驗三種研究手段，進行了對比分析、驗證，證明了本論文研究方法的可行性和結(jié)論的正確性。 論文的主要研究工作如下： （1）進行了高速誘導(dǎo)輪離心泵在非汽蝕狀態(tài)下的單相流動計算。以外特性實驗結(jié)果做為邊界條件，在設(shè)計工況點和各轉(zhuǎn)速相似工況點下，對前置各種誘導(dǎo)輪的高速離心泵進行了單相流動數(shù)值計算，通過計算得到了誘導(dǎo)輪和離心泵內(nèi)的壓力分布情況，得到了葉輪內(nèi)和誘導(dǎo)輪內(nèi)的最低壓力情況，揭示了在非汽蝕狀態(tài)下誘導(dǎo)輪和高速離心泵內(nèi)部流動的情況。 （2）進行了高速誘導(dǎo)輪離心泵汽蝕狀態(tài)下旋轉(zhuǎn)空化流動的數(shù)值計算。對前置各種誘導(dǎo)輪的高速離心泵進行了旋轉(zhuǎn)空化流動的數(shù)值計算，通過計算揭示了在汽蝕狀態(tài)下，誘導(dǎo)輪和高速離心泵主葉輪在設(shè)計工況點和不同轉(zhuǎn)速工況點下的旋轉(zhuǎn)空化現(xiàn)象，揭示了誘導(dǎo)輪和主葉輪在不同空化系數(shù)下空化發(fā)展的過程。 （3）開展了前置各種結(jié)構(gòu)誘導(dǎo)輪高速離心泵的外特性性能實驗研究。通過實驗，得到了各轉(zhuǎn)速相似工況（轉(zhuǎn)速為2000r/min～8000r/min）下的外特性性能曲線；對各種誘導(dǎo)輪的抗汽蝕性能進行了分析比較，得到了抗汽蝕性能較好的誘導(dǎo)輪為變螺距誘導(dǎo)輪，，得到了葉片數(shù)相對較佳的變螺距誘導(dǎo)輪為三葉片變螺距誘導(dǎo)輪；對各轉(zhuǎn)速下的相似工況點進行了汽蝕實驗，得到了其抗汽蝕性能隨著轉(zhuǎn)速的增加而降低的結(jié)論。 （4）開展了分流葉片誘導(dǎo)輪內(nèi)旋轉(zhuǎn)空化的可視化研究。通過高速攝像圖片的分析，進一步揭示了誘導(dǎo)輪內(nèi)空化發(fā)生的位置、空化發(fā)生的程度等，進一步揭示了空化的時空演化規(guī)律。
[Abstract]:......
【學(xué)位授予單位】：浙江理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2013
【分類號】：TH311

【參考文獻】

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本文編號：2294411