發(fā)布時間：2020-04-23 01:49

【摘要】：本課題屬“十五”國家重大科技專項“輕小型移動式與大型自走式噴灌機組配套產(chǎn)品研制與產(chǎn)業(yè)化開發(fā)(項目編號:2002AA6Z3161)”項目。 自吸泵廣泛應(yīng)用于農(nóng)業(yè)、船舶、市政、電力、礦山、化工等部門。與普通離心泵相比,這種泵能夠?qū)崿F(xiàn)自吸,因此應(yīng)用廣泛,特別是在現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)中實現(xiàn)自動化控制的節(jié)水灌溉方面,自吸式噴灌泵是其核心設(shè)備。我國目前生產(chǎn)的自吸泵基本上都是離心式自吸泵,泵的自吸方式大多數(shù)是氣液混合式,可分為內(nèi)混式和外混式兩種型式。這種結(jié)構(gòu)型式的自吸泵由于采用渦殼式壓水室,因此具有較大的氣液分離室,從而導(dǎo)致泵的體積、重量過大,搬運困難。泵體結(jié)構(gòu)復(fù)雜,鑄造、加工難度相對較大,而且性能上還存在一些不足,如吸程較低,必需汽蝕余量較大,自吸時間較長,運行費用較高。 因此,本文在分析自吸噴灌泵自吸原理的基礎(chǔ)上,為了達到改進水力設(shè)計方法和自吸結(jié)構(gòu),以提高泵的效率和自吸性能,提出了一種新型的自吸泵——射流式自吸噴灌泵。該泵在結(jié)構(gòu)上作了以下創(chuàng)新:①進口流道引入射流自吸裝置;②壓水室采用導(dǎo)葉式結(jié)構(gòu)。自吸裝置對泵的進口流場能夠形成負壓區(qū),提供比較大的真空度,提高了自吸性能,縮短了自吸時間,也提高了整個機組的性能和效率,降低了運行成本。壓水室采用導(dǎo)葉式結(jié)構(gòu)能夠盡快地把液體的動能轉(zhuǎn)換為壓力能,同時能夠使泵腔內(nèi)的流動更趨合理均勻,提高泵內(nèi)氣液分離的能力,并且能平衡葉輪徑向力。對于該泵的內(nèi)部結(jié)構(gòu)分析采用三維流場數(shù)值計算,因為三維數(shù)值模擬計算能夠比較直觀地表達泵內(nèi)的流動信息。最后設(shè)計生產(chǎn)出的自吸泵,并對該泵進行實驗研究,分析實際工況下上述的改變對功率、流速、自吸性能的影響,利用實驗來比較驗證計算的結(jié)果。本文的主要工作如下: 1.概述了自吸泵的研究現(xiàn)狀和前人的研究成果,提出了一種新型射流式自吸泵的設(shè)計理論及方法。指出了本課題研究的理論含義和實踐意義。 2.利用三維造型軟件Pro/ENGINEER,繪出了泵以及泵自吸裝置結(jié)構(gòu)的三維立體模型。簡要介紹了網(wǎng)格生成技術(shù),并把混合結(jié)構(gòu)網(wǎng)格生成技術(shù)應(yīng)用于射流式自吸泵的進口流場。通過構(gòu)造泊松方程源項P、Q、R分布函數(shù)控制網(wǎng)格的疏密度。 3.概括介紹了湍流與計算流體力學(xué)的發(fā)展現(xiàn)狀及在工程中的應(yīng)用,對計算模型進行了闡述,應(yīng)用商業(yè)CFD軟件FLUENT對進口三維不可壓湍流流場進行數(shù)值模擬,確定其求解區(qū)域并引入邊界條件,采用更符合實際工程中廣泛應(yīng)用的RNGK-ε雙方程湍流模式,利用有限體積法對控制方程進行離散,采用交錯網(wǎng)格存放變
【圖文】：

因為Por/ENGLNEER的三維建模是參數(shù)化設(shè)計，所以在建好模型后可以在模型參數(shù)中改變噴嘴的尺寸，就直接能夠得到其他系列的噴嘴。因此得到的S型進口流場的三維模型如圖3一l，圖3一2所示。圖3一1進口流道的三維模型(視圖一)圖3一2進口流道的三維模型(視圖二)得出了泵S型進口流道之后，就可以得到進口流道的計算區(qū)域。在接下來的流體數(shù)值模擬中將利用這個三維模型，，采用流體計算軟件Fluent進行數(shù)值模擬。3.5泵葉輪的三維造型水泵葉輪屬過流部件，確定了水力尺寸之后，就可以確定結(jié)構(gòu)尺寸。水泵葉輪的葉片一般分為扭曲葉片和圓柱形葉片兩種。對于扭曲葉片的造型，三維繪圖軟件Por/ENGLNEER一般采用讀入點的空間坐標(biāo)來造型，或是采用截面相交截除法，也就是利用幾個空間體相交所得的交集來得到所要繪制的三維立體圖。由于在水力設(shè)計時

江蘇大學(xué)碩士學(xué)位論文圖3一3葉輪的三維模型圖3一導(dǎo)葉和泵體的三維造型3.6泵體和導(dǎo)葉體的三維造型與普通的離心泵相比較，射流式自吸離心泵采用的是徑向?qū)~式壓水室的結(jié)構(gòu)，分水室也不是采用普通的渦殼式的結(jié)構(gòu)。為了能夠提高泵的氣液分離能力，這里是在保證泵整體結(jié)構(gòu)緊湊的條件下，盡量增大氣液分離室的體積，提高氣液分離的能力。先在建立體的命令(Sohd)中的拉伸(Protursino)條目下，拉伸生成泵體的三維實體，然后在泵體內(nèi)再作出導(dǎo)葉體的三維實體。其中導(dǎo)葉體為直接圓柱拉伸生成的導(dǎo)葉。最終生成的泵體和導(dǎo)葉體的三維模型如圖3一4所示。3.7泵的整體裝配三維造型泵的葉輪、泵體、蓋板、進口以及回流系統(tǒng)的三維實體生成后，利用Por/ENGLNEER的零件設(shè)計和裝配模塊，把它們結(jié)合為一體。具體實現(xiàn)過程如下:打開新的pro/ENGLNEER中的Assembly模塊~Component~Assemble~然后就彈開一個對話框
【學(xué)位授予單位】：江蘇大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2005
【分類號】：TH311

【引證文獻】

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1 劉建瑞;周貴平;;射流式自吸噴灌泵的研究進展與展望[J];農(nóng)業(yè)機械學(xué)報;2007年08期

2 劉建瑞;周貴平;施衛(wèi)東;孔繁余;金樹德;;新型高效自吸噴灌泵的設(shè)計與試驗[J];排灌機械;2006年04期

3 劉建瑞;周貴平;施衛(wèi)東;孔繁余;;輕小型射流式自吸噴灌泵設(shè)計與研究[J];水泵技術(shù);2006年03期

4 儀修堂;蘭才有;竇以松;高戰(zhàn)地;;內(nèi)混式自吸離心泵射流自吸裝置的試驗研究[J];水利學(xué)報;2006年11期

5 劉建瑞;李文科;施衛(wèi)東;孔繁余;袁海宇;;射流式自吸離心泵的試驗研究[J];中國農(nóng)村水利水電;2007年04期

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前4條

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2 周貴平;射流式自吸離心泵的研究[D];江蘇大學(xué);2006年

3 李允昌;465Q內(nèi)燃機冷卻水泵的優(yōu)化設(shè)計[D];廣西大學(xué);2008年

4 高強;轉(zhuǎn)子式機油泵參數(shù)化設(shè)計與流體特性分析[D];上海工程技術(shù)大學(xué);2011年

本文編號：2637221