【摘要】：在泵的應(yīng)用過(guò)程中,軸向力的大小是影響泵運(yùn)行穩(wěn)定性和使用壽命的重要因素之一。從大量的文獻(xiàn)資料中不難發(fā)現(xiàn),現(xiàn)有的軸向力平衡裝置的應(yīng)用范圍和平衡能力都受到一定程度的限制,而且軸向力計(jì)算公式方面的研究也一直是泵設(shè)計(jì)中的薄弱環(huán)節(jié)。本文跟蹤水泵行業(yè)這一難點(diǎn)和熱點(diǎn)問(wèn)題,提出了一種新型軸向力平衡裝置,并對(duì)新型軸向力平衡裝置平衡離心泵軸向力進(jìn)行理論研究,應(yīng)用Fluent軟件對(duì)新型軸向力平衡裝置軸向間隙的內(nèi)部流場(chǎng)進(jìn)行數(shù)值計(jì)算,分析軸向間隙內(nèi)部流場(chǎng)的壓力分布規(guī)律,為軸向力的計(jì)算提供理論依據(jù)。 本文的研究?jī)?nèi)容包括: 通過(guò)闡述研究離心泵軸向力的重要意義,分析了傳統(tǒng)的軸向力平衡方法,跟蹤軸向力研究的最新進(jìn)展,提出了一種新型的軸向力平衡裝置。 首先,介紹了新型軸向力平衡裝置的工作原理,分析了新型軸向力平衡裝置間隙的內(nèi)部流動(dòng),假設(shè)間隙內(nèi)部流動(dòng)為層流流動(dòng),建立了徑向間隙和軸向間隙內(nèi)部流動(dòng)的數(shù)學(xué)模型,并應(yīng)用粘性不可壓縮流體的納維—斯托克斯方程、連續(xù)性方程以及水泵的基本方程式,推導(dǎo)出平衡裝置間隙內(nèi)部的理論壓力分布及泄漏量的數(shù)學(xué)表達(dá)式,為軸向力的計(jì)算提供理論依據(jù)。 其次,用GAMBIT軟件建立了新型軸向力平衡裝置軸向間隙的計(jì)算模型;并應(yīng)用Fluent軟件對(duì)不同網(wǎng)格數(shù)模型進(jìn)行計(jì)算,得到各自的壓力分布云圖和截面上的徑向速度矢量分布圖,分析網(wǎng)格數(shù)對(duì)數(shù)值計(jì)算的影響;對(duì)軸向間隙內(nèi)部流動(dòng)的壓力和速度分布圖進(jìn)行分析,得出大約在85mm≤r≤102mm區(qū)域內(nèi),存在較大的漩渦,使得軸向間隙外的高壓液體不易向內(nèi)流,從而使軸向力平衡裝置的泄漏量很少;對(duì)軸向間隙內(nèi)部流場(chǎng)沿徑向的壓力分布數(shù)據(jù)進(jìn)行分析,采用數(shù)據(jù)擬合方法得到曲線方程,繪出軸向間隙內(nèi)部流場(chǎng)的壓力沿徑向的分布曲線圖。 再其次,分析比較兩種方法計(jì)算得到的壓力分布曲線,從曲線中可以看出兩者比較接近,且拋物線比較平坦,并提出用線性分布替代理論壓力分布曲線,可滿足工程應(yīng)用。 最后,針對(duì)工程實(shí)例,用理論壓力分布曲線和理想直線分別計(jì)算了剩余軸向力,分別為122.5N和157.8N,且平衡軸向力能力都達(dá)到99%左右;為了更能說(shuō)明問(wèn)題,并與開(kāi)平衡孔方法平衡軸向力相比較,可以看出新型軸向力平衡裝置軸向力平衡能力很強(qiáng),更能滿足工程實(shí)際。
【圖文】：

新型軸向力平衡裝置的軸向流道模型

FLuENT計(jì)算時(shí)為了節(jié)省計(jì)算資源，提高效率通常只計(jì)算一個(gè)流道就可以了。但為了準(zhǔn)確而全面反映整個(gè)流場(chǎng)的流速及壓力變化規(guī)律，所以將軸向間隙的流道進(jìn)行全面的計(jì)算，計(jì)算網(wǎng)格劃分見(jiàn)圖3.3。3.網(wǎng)格劃分的檢查結(jié)果本文為了對(duì)比網(wǎng)格劃分的粗細(xì)對(duì)計(jì)算結(jié)果及收斂性的影響，進(jìn)行了五組大小和數(shù)量不同網(wǎng)格劃分。計(jì)算軸向間隙流道采用四面體網(wǎng)格，為了便于劃分網(wǎng)格和后處理，將整個(gè)流道分為四部分分別劃分網(wǎng)格。檢查網(wǎng)格合格后，，輸出mesh格式文件。
【學(xué)位授予單位】：蘭州理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2006
【分類號(hào)】：TH311

【引證文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2637790