【摘要】：據(jù)對軸流式壓氣機的研究，由葉頂間隙引起的間隙流動影響著流場的結(jié)構(gòu)與流動損失的分布，影響著機器的效率，因此這一影響因素在進行三維氣動設(shè)計時應(yīng)予以充分的重視與考慮。間隙流動將導(dǎo)致?lián)p失增加，改變出流條件，正確預(yù)測這一流動現(xiàn)象對進一步提高壓氣機轉(zhuǎn)子的效率有著重要的意義。 泵是應(yīng)用廣泛的通用機械之一，其中軸流泵占有相當大的比例。據(jù)文獻介紹，我國軸流泵水力模型的效率，從總體上看比國外先進水平低(1-3)％。而由于對泵內(nèi)真實流動現(xiàn)象，特別是葉片頂部間隙區(qū)流動的研究還不深入，顯然不能滿足高性能軸流泵設(shè)計的需要。對于軸流泵，類似的研究在國內(nèi)外還不多見。因此，為了深入考察葉頂間隙對泵內(nèi)流場及性能的影響，本文進行了軸流泵間隙流動數(shù)值模擬與試驗的研究。 采用激光測速儀LDV，對軸流泵葉輪內(nèi)部及進出口旋轉(zhuǎn)流場進行了流動測量研究。在LDV應(yīng)用接口基礎(chǔ)上，完成了軸編碼器系統(tǒng)的開發(fā)，實現(xiàn)了周期多點采樣和連續(xù)測量，解決了軸流泵內(nèi)部旋轉(zhuǎn)流場LDV試驗中測點周向定位及鎖相位測量的難點問題。編制的軸流泵LDV實驗數(shù)據(jù)處理程序，可以自動提取測試數(shù)據(jù)，提供相關(guān)圖表、曲線、圖形，從而能夠直觀觀察流動現(xiàn)象，評估流動狀況，考察流動特性。 提出了FLUENT／GAMBIT平臺上基于組件(COM)的軸流泵參數(shù)化三維造型方法。提出了多項式擬合方法，解決了由有限翼型截面擬合光滑葉片表面的關(guān)鍵問題。造型程序采用COM技術(shù)與OLEDB數(shù)據(jù)接口，以翼型數(shù)據(jù)庫為基本參數(shù)，實現(xiàn)了軸流泵的自動建模。參數(shù)化造型方法根據(jù)流體動力學仿真軟件FLUENT的特點，保證了造型的精確性，避免了交互式取點造型的復(fù)雜過程，是一種有效的適合數(shù)值模擬的幾何建模方法，能夠滿足軸流泵三元流動數(shù)值模擬要求。 采用FLUENT，以雷諾平均N-S方程為流動控制方程，標準k-ε模型為湍流模型，SIMPLEC算法求解壓力速度耦合問題與非結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格劃分技術(shù)，進行了多種間隙與多種工況下的軸流泵葉輪內(nèi)部三元流動的數(shù)值模擬研究，通過試驗對照，表明計算方法可靠、有效。同時，對葉輪出口軸向速度、徑向速度分布、過葉片轉(zhuǎn)動中心的軸面速度矢量、葉片背面壓力分布和葉端附近流態(tài)進 西南交通大學博士研究生學位論文第11頁 行了重點分析。在三維數(shù)值模擬的基礎(chǔ)上，建立了考慮粘性及間隙影響的軸流 泵葉輪水力性能的預(yù)估模型。該方法能夠反映葉輪的性能特性，可用于軸流泵 的性能預(yù)測及葉輪幾何參數(shù)的優(yōu)化，從而能為軸流泵的水力設(shè)計提供依據(jù)。 通過三維參數(shù)化造型建立過流部件實際流道的幾何模型，采用FLUENT進 行數(shù)值模擬，結(jié)合LDV試驗對照，建立水力性能預(yù)估模型，形成了一種研究 軸流泵內(nèi)部復(fù)雜流動現(xiàn)象的系統(tǒng)方法。
【學位授予單位】：西南交通大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2003
【分類號】：TH32
【圖文】：

3.5關(guān)鍵組件實現(xiàn)方法軸流泵三維參數(shù)造型程序由類似Outlcok風格的界面組件，OLEDBCOM組件，GAMBITCOM組件，EXCEL自動化組件，三次樣條自動化組件，繪圖自動化組件，查找文件自動化組件，曲面擬合自動化組件等組件構(gòu)建而成�，F(xiàn)將關(guān)鍵組件的主要功能及其實現(xiàn)方法簡要描述如下。3.5.1類似Outlook風格的界面組件程序的設(shè)計在實現(xiàn)用戶的要求的前提下，一個友好方便的操作界面也是不可或缺的，提供形象生動的界面，對于幫助用戶盡快掌握軟件，提高工作效率都是有益處的，本程序采用了類似于Outlook界面的環(huán)境，將程序的一些基本功能通過菜單，下拉條，按鈕的方式提供，快捷有效。當運行本程序時，會在任務(wù)欄中出現(xiàn)運行動畫運行圖標，如任務(wù)欄中第四個圖標。

西南交通大學博士研究生學位論文第43頁得進口和出口處都有一個很小的圓角。第二個是當葉輪的工作面，背面，輪緣面，輪毅面作出后，怎樣讓計算機自動把葉輪進口面和出口面作出呢?這就需要用到GAMBIT提供的一些函數(shù):ListEntity，substr，strstr，找到進口面和出口面的標識號，然后將它們連接而成框架面。另外，在劃分網(wǎng)格時，取間距為多少的網(wǎng)格也需要考慮，我在計算中采用的做法是先取一個較大的間距對網(wǎng)格進行劃分，計算得到流場計算結(jié)果，然后再將間距減半，重新進行計算，比較這兩次計算的結(jié)果，看它們的分布，數(shù)值大小是否接近，如果是，就取這兩次間距的平均值作為最終劃分間距，如果不是，就再次將間距減半，重新計算直到用戶認為合適即可，在理論上，認為間距越小越好，越能反映流場的真實性，但實際上由于計算機運算能力的限制，間距過小是不合適的，因為它很可能導(dǎo)致運算時間過長而死機，還有通過GAMBIT繪出的模型并不完全和我們的實際葉輪重合，因此也沒有必要追求過小間距。

能導(dǎo)致運算時間過長而死機，還有通過GAMBIT繪出的模型并不完全和我們的實際葉輪重合，因此也沒有必要追求過小間距。圖3一8GAMBIT文件退出GAMBIT環(huán)境后，自動啟動FLUENT軟件進行計算，計算完成后，將輸出結(jié)果保存到XYPlots文件中，退出FLUENT軟件環(huán)境，返回到參數(shù)化造型軟件，調(diào)用Excel自動化組件，啟動Excel，將計算結(jié)果進行處理，建立Excel表

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本文編號：2802081