【摘要】： 低比轉(zhuǎn)數(shù)離心泵在石油化工、航空航天等領(lǐng)域有廣泛的應(yīng)用,其特點是揚程高、流量小。按傳統(tǒng)設(shè)計方法,低比轉(zhuǎn)速離心泵常會出現(xiàn)效率低、揚程-流量曲線易出現(xiàn)駝峰、大流量易過載等問題。長短葉片是解決上述問題有效途徑之一。本文采用數(shù)值計算與PIV相結(jié)合的研究方法,對分流短葉片的不同偏置位置、設(shè)計工況與非設(shè)計工況等情況下的離心泵內(nèi)部真實流動特性進行了較為深入的研究,初步分析得出長短葉片離心泵葉輪內(nèi)的三維湍流流動規(guī)律。研究的具體內(nèi)容包括: 1、為研究分流短葉片偏置對離心泵葉輪內(nèi)部流場的影響,采用加大流量與速度系數(shù)相結(jié)合的方法設(shè)計了3副長短葉片離心泵葉輪。3副葉輪的長葉片骨線線型為單圓弧圓柱型,每副葉輪的長葉片型線相同。短葉片與長葉片間隔布置,其骨線線型為單圓弧圓柱型,每只短葉片進口均位于同一圓周上,且出口角與長葉片出口角相等。在偏置上,短葉片均適當(dāng)向長葉片的吸力面偏置,短葉片進口偏置角和短葉片出口偏置角分別取0°、5°和10°三種水平組合。 2、采用Pro/E對矩形蝸殼進行三維造型;利用AutoCAD與Gambit相結(jié)合的方法對長短離心葉輪進行三維實體造型;基于結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格對蝸殼與葉輪分別進行剖分。 3、基于整機數(shù)值模擬,對3副長短葉片的離心泵進行了三維湍流數(shù)值模擬研究。計算中,首先將笛卡爾坐標(biāo)系下的N-S方程轉(zhuǎn)化為任意曲線坐標(biāo)系下的控制方程,并進行有限體積離散;采用了標(biāo)準(zhǔn)的k ?ε湍流模型進行方程封閉;近壁面湍流處理采用了標(biāo)準(zhǔn)壁面函數(shù)法;應(yīng)用SIMPLEC算法,建立壓力和速度迭代校正方程使動量方程和連續(xù)性方程耦合;采用了多重參考坐標(biāo)系處理旋轉(zhuǎn)葉輪與蝸殼動靜耦合交界面。湍流數(shù)值計算得出了分流短葉片的不同偏置位置、設(shè)計工況與非設(shè)計工況下離心泵葉輪內(nèi)的壓力分布、速度分布,并預(yù)測了泵的外特性參數(shù)。對比分析了3副長短葉片葉輪的速度場和壓力場的特征,初步得出了長短葉片離心泵葉輪內(nèi)湍流的速度和壓力分布規(guī)律,提出了短葉片合理偏置方案。 4、應(yīng)用現(xiàn)代激光測試技術(shù)(粒子圖像速度儀2D-PIV)對3副長短葉片離心泵葉輪的一個葉槽在設(shè)計工況、大流量和小流量工況下的內(nèi)流場進行測量研究,測得粒子散點圖,分析得到了葉輪內(nèi)相對速度矢量圖以及出口處相對速度、切向速度和徑向速度在出口處沿弧長的變化規(guī)律。對比分析了數(shù)值模擬結(jié)果和PIV測試結(jié)果表明,計算和實驗結(jié)果總體趨勢基本吻合,但數(shù)值上仍存在一定的偏離,文中分析了實驗與計算結(jié)果存在差別的原因。
【圖文】：

葉輪的速度系數(shù)圖

離心葉輪內(nèi)的真實速度分布
【學(xué)位授予單位】：揚州大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2008
【分類號】：TH311

【引證文獻】

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1 王凱;劉厚林;袁壽其;談明高;楊東升;;零流量工況下雙葉片泵內(nèi)部流場三維PIV測量[J];農(nóng)業(yè)機械學(xué)報;2011年07期

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1 呂秀麗;離心泵內(nèi)部三維流場數(shù)值模擬研究[D];遼寧工程技術(shù)大學(xué);2009年

2 謝文;基于CFD的帶分流葉片離心泵內(nèi)部流場及性能研究[D];鄭州大學(xué);2011年

3 胡家昕;超低比轉(zhuǎn)速高速離心泵復(fù)合式葉輪內(nèi)部流動及其性能研究[D];蘭州理工大學(xué);2010年

4 王磊;基于CFD的中高比轉(zhuǎn)速離心泵葉輪設(shè)計方法研究[D];蘭州理工大學(xué);2012年

5 高改玉;橫丹水電站水流三維模擬及下游沖刷坑二維模擬[D];西北農(nóng)林科技大學(xué);2013年

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本文編號：2609610