液體壓力能是一種無污染、可再生能源。隨著能源需求的不斷上升和節(jié)能意識(shí)的不斷增強(qiáng),開發(fā)利用小功率液體壓力能將對建設(shè)資源節(jié)約型環(huán)境友好型社會(huì)將起到重要作用。泵作透平開發(fā)利用小功率液體壓力能與其他類型的小功率液體壓力能開發(fā)利用技術(shù)相比具有體積小、結(jié)構(gòu)簡單、造價(jià)低、壽命長、易維修等優(yōu)勢。目前在工業(yè)流程、小水電等節(jié)能技術(shù)領(lǐng)域均有應(yīng)用。對泵作透平進(jìn)行研究具有明顯的社會(huì)和學(xué)術(shù)價(jià)值,本文以泵作透平為研究對象,應(yīng)用理論分析、數(shù)值計(jì)算和實(shí)驗(yàn)相結(jié)合的方法對離心泵作透平的選型、內(nèi)部流動(dòng)、高效設(shè)計(jì)理論和設(shè)計(jì)方法以及非定常壓力脈動(dòng)等方面進(jìn)行了研究。本文的主要工作和創(chuàng)造性成果有： 1.系統(tǒng)地總結(jié)了國內(nèi)外泵作透平的研究現(xiàn)狀并對泵作透平的發(fā)展趨勢進(jìn)行了展望。總結(jié)了泵作透平的基礎(chǔ)理論,分析了泵作透平的外特性特點(diǎn),明確了泵作透平外特性曲線的變化與葉輪幾何參數(shù)之間的關(guān)系。 2.研制了泵作透平驅(qū)動(dòng)泵和泵作透平驅(qū)動(dòng)測功機(jī)兩種形式的實(shí)驗(yàn)臺(tái)。分別對兩種形式的實(shí)驗(yàn)臺(tái)進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)調(diào)試,分析了自主研制實(shí)驗(yàn)臺(tái)和以往實(shí)驗(yàn)臺(tái)的優(yōu)缺點(diǎn)。編制了泵作透平實(shí)驗(yàn)臺(tái)自動(dòng)測試系統(tǒng)軟件,成功實(shí)現(xiàn)了泵作透平外特性的自動(dòng)測量。 3.研究了較為準(zhǔn)確的泵作透平外特性數(shù)值預(yù)測方法。對數(shù)值計(jì)算過程中三維造型的簡化、網(wǎng)格類型和湍流模型的選擇等關(guān)鍵問題進(jìn)行了研究。數(shù)值與實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：采用全流場、結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格和標(biāo)準(zhǔn)k-ε湍流模型能夠較準(zhǔn)確地預(yù)測泵作透平的外特性。 4.對低、中、高三個(gè)不同比轉(zhuǎn)數(shù)的泵和泵作透平進(jìn)行了數(shù)值與實(shí)驗(yàn)研究。對離心泵正反工況的外特性和內(nèi)部流場的區(qū)別與聯(lián)系進(jìn)行了分析；研究了泵和泵作透平高效點(diǎn)之間的流量、揚(yáng)程換算系數(shù),提出了一種較為準(zhǔn)確的預(yù)測泵作透平高效點(diǎn)的半經(jīng)驗(yàn)公式,可為泵作透平的選型提供參考；分析了泵作透平內(nèi)部水力損失分布規(guī)律,為泵作透平的進(jìn)一步優(yōu)化設(shè)計(jì)指明了方向。 5.首次對離心泵作透平葉輪高效設(shè)計(jì)理論和設(shè)計(jì)方法進(jìn)行了較為系統(tǒng)的研究。分別研究了葉輪主要幾何參數(shù)如：葉片包角、葉片數(shù)、葉片進(jìn)口寬度、葉片進(jìn)口安放角、葉片厚度、分流葉片、葉輪直徑、葉片彎曲形狀等對泵作透平內(nèi)部水力損失分布、內(nèi)部流動(dòng)和外特性的影響,豐富和完善了泵作透平的設(shè)計(jì)理論和設(shè)計(jì)方法。首次提出對于只在透平工況運(yùn)行的泵作透平,采用具有體積小、效率高等特點(diǎn)的透平專用前彎型葉片葉輪。 6.首次對泵作透平高效蝸殼的設(shè)計(jì)進(jìn)行了研究。分別對蝸殼主要幾何參數(shù)如斷面形狀、喉部面積、環(huán)形部分變化規(guī)律和基圓直徑等對泵作透平內(nèi)部水力損失分布和外特性的影響進(jìn)行了研究,掌握了蝸殼主要幾何參數(shù)對泵作透平內(nèi)部水力損失分布和外特性的影響規(guī)律。 7.首次對泵作透平內(nèi)部非定常壓力脈動(dòng)進(jìn)行了研究。通過對泵作透平主要過流部件如蝸殼、葉輪和尾水管等內(nèi)部壓力脈動(dòng)的時(shí)域和頻域圖分析,初步掌握了泵作透平內(nèi)部壓力脈動(dòng)特征。分別研究了葉片數(shù)、分流葉片和葉輪外徑與蝸殼基圓直徑之間的徑向間隙等對泵作透平非定常壓力脈動(dòng)的影響,初步掌握了上述幾何參數(shù)對泵作內(nèi)部壓力脈動(dòng)的影響規(guī)律。
【學(xué)位單位】：江蘇大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位年份】：2012
【中圖分類】：TH311

【參考文獻(xiàn)】

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1 盛樹仁,房壯為;在石油化學(xué)工業(yè)中利用水輪機(jī)回收能量[J];大電機(jī)技術(shù);1982年04期

2 王春林;易同祥;吳志旺;劉紅光;梁俊;;混流式核主泵非定常流場的壓力脈動(dòng)特性分析[J];動(dòng)力工程;2009年11期

3 陳黨民,李新宏,黃淑娟;部分流泵整機(jī)非定常流動(dòng)數(shù)值模擬[J];工程熱物理學(xué)報(bào);2005年S1期

4 吳墑鋒;吳玉林;林琳;劉樹紅;;軸流式水輪機(jī)三維非定常湍流計(jì)算及壓力脈動(dòng)預(yù)測[J];工程熱物理學(xué)報(bào);2006年06期

5 吳墑鋒;吳玉林;劉樹紅;;軸流式水輪機(jī)擺度對壓力脈動(dòng)的影響[J];工程熱物理學(xué)報(bào);2007年02期

6 楊軍虎;袁亞飛;蔣云國;馬文瑛;宋懷德;;離心泵反轉(zhuǎn)作為能量回收透平的性能預(yù)測[J];蘭州理工大學(xué)學(xué)報(bào);2010年01期

7 齊學(xué)義;李鳳成;謝小梅;劉永明;;多級能量回收透平水力模型方案的開發(fā)[J];蘭州理工大學(xué)學(xué)報(bào);2011年04期

8 盛樹仁,房壯為;可逆式水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪水力設(shè)計(jì)的探討[J];大電機(jī)技術(shù);1983年05期

9 謝亞;;淺析水力透平(1107-JHT)改進(jìn)的經(jīng)濟(jì)性[J];貴州化工;2010年04期

10 陳向陽;袁丹青;楊敏官;袁壽其;;300MW級核電站主泵壓力脈動(dòng)研究[J];核動(dòng)力工程;2010年03期

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1 袁亞飛;基于離心泵的水力透平的流場分析及性能預(yù)測[D];蘭州理工大學(xué);2010年

本文編號：2822895