發(fā)布時(shí)間：2020-09-24 08:52

　　 軸流泵葉輪葉頂間隙的大小，葉輪葉片外緣的幾何形狀及間隙內(nèi)流場(chǎng)分布是影響軸流泵效率、空化余量的重要因素之一，也關(guān)系到軸流泵安全可靠運(yùn)行。 本文首先對(duì)國(guó)產(chǎn)定型產(chǎn)品ZQ287OC-4型軸流式潛水泵，通過改變泵殼外徑的方法取得七種不同的葉輪葉頂間隙值：0mm、0.65mm、1mm、1.5mm、2mm、3mm、5mm。在設(shè)計(jì)工況下(Q=1.85m~3／s，H=9.19m，n=735r／min)利用FLUENT6.1軟件，采用標(biāo)準(zhǔn)κ-ε雙方程紊流模型和SIMPLE算法，對(duì)不同葉頂間隙值下的流道內(nèi)部流場(chǎng)進(jìn)行了計(jì)算。通過分析計(jì)算結(jié)果發(fā)現(xiàn)：1)葉片背面、葉片頂面是受間隙流場(chǎng)影響最嚴(yán)重的區(qū)域；2)間隙內(nèi)部低壓中心隨著葉輪葉頂間隙值增大沿葉片外緣向葉輪出口方向轉(zhuǎn)移；3)間隙內(nèi)軸向速度沿葉輪外緣弦長(zhǎng)方向分布不一致，泄露流動(dòng)最嚴(yán)重的區(qū)域在葉輪外緣15％-20％軸向弦長(zhǎng)處；4)通過對(duì)間隙內(nèi)軸面流場(chǎng)進(jìn)行分析，觀察到了泄漏渦的形成與發(fā)展；當(dāng)間隙值增大到5mm(0.77％D_2)時(shí)，間隙內(nèi)部出現(xiàn)旋渦；5)利用計(jì)算結(jié)果對(duì)泵的揚(yáng)程和水力效率做了預(yù)測(cè)，發(fā)現(xiàn)揚(yáng)程和水力效率均隨間隙值增大而下降；在葉輪葉頂間隙取值不大于1.5mm即0.23％D_2，該泵的揚(yáng)程和水力效率下降不大。因此當(dāng)僅考慮揚(yáng)程和水力效率時(shí)，推薦葉輪葉頂間隙取值在此范圍內(nèi)，此值比設(shè)計(jì)手冊(cè)推薦值稍大。 其次，以1.5mm葉輪葉頂間隙值為例，研究了修圓葉輪葉片外緣在改善間隙流場(chǎng)方面的作用。根據(jù)設(shè)計(jì)、運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，分別以兩倍間隙值、葉片外緣厚度一半、葉片外緣厚度三分之二為半徑修圓葉片工作面外緣：在修圓葉片工作面外緣基礎(chǔ)上嘗試了修圓葉片背面外緣。結(jié)果表明以兩倍葉頂間隙值為半徑修圓葉片工作面外緣能提高間隙內(nèi)最低壓力，降低了間隙空化空蝕發(fā)生的可能性；另外，此種修圓方案下葉輪水力效率比其它修圓方案高。因此建議采用以間隙值的兩倍為半徑修圓葉片工作面外緣，以達(dá)到降低間隙空化空蝕發(fā)生的目的。 為了驗(yàn)證數(shù)值模擬的準(zhǔn)確性，分別計(jì)算了該泵在不同流量下的揚(yáng)程。計(jì)算值和實(shí)驗(yàn)值比較發(fā)現(xiàn)在0.8-1.2Q_d(設(shè)計(jì)流量)范圍內(nèi)誤差小于6％。由此說明數(shù)值模擬結(jié)果較準(zhǔn)確。
【學(xué)位單位】：蘭州理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2007
【中圖分類】：TH312
【部分圖文】：

圖3.1ZQ287OC一4潛水軸流泵性能曲線.2間隙方案選擇建立簡(jiǎn)化合理而準(zhǔn)確的模型，劃分具有適當(dāng)精度的網(wǎng)格，是數(shù)值模擬的基礎(chǔ)�，F(xiàn)實(shí)中泵的零部件之間存在配合關(guān)系，在建立適用于數(shù)值模擬必須給予合理簡(jiǎn)化。由于葉頂間隙尺寸與整個(gè)流道尺寸相比，存在量級(jí)使整體劃分網(wǎng)格很難滿足要求。若網(wǎng)格尺寸太小，網(wǎng)格數(shù)量會(huì)非常大，格尺寸稍大，間隙區(qū)域?qū)o法安排網(wǎng)格。針對(duì)這種情況可采用分區(qū)劃分法，即單獨(dú)對(duì)間隙區(qū)域進(jìn)行網(wǎng)格劃分。在對(duì)間隙的選擇上，已有的研究表明14el，軸流泵間隙取值(0.08一z(D2為葉輪外徑)較為合適(臥式取大值，立式取小值，化工泵取大值，泵取小值)，最小不應(yīng)小于0.2mm。以上數(shù)值的給定相對(duì)小間隙下性能相對(duì)于工程中的安裝問題，及其在旋轉(zhuǎn)時(shí)泵軸的擾動(dòng)可能產(chǎn)生的問題的利的。文獻(xiàn)【471給出軸流泵間隙值為0.1%DZ，最小值為0.lmm。

軸流泵葉頂間隙對(duì)內(nèi)部流場(chǎng)及性能影響的數(shù)值分析的CAD模型修復(fù)能力、自動(dòng)表面抽取、獨(dú)特的網(wǎng)格“雕塑”技術(shù)以術(shù)。ICEM一CFD軟件成為目前最為通行的CFD前處理網(wǎng)格生成軟件，量的六面體網(wǎng)格、四面體網(wǎng)格和混合網(wǎng)格。用ICEM一CFD劃分網(wǎng)格，不存在網(wǎng)格尺寸差距大難過渡從而導(dǎo)致整的問題。利用這一優(yōu)點(diǎn)，可以通過給線較小的網(wǎng)格尺寸來實(shí)現(xiàn)對(duì)其密，或者可以通過調(diào)小一個(gè)面的網(wǎng)格尺寸，來實(shí)現(xiàn)附近空間的網(wǎng)格法避免了生成多個(gè)body(等同于GAMBIT中的v01um。)，降低了建模格數(shù)量可以得到比較好的控制。本文在改善間隙流場(chǎng)的流動(dòng)研究一ICEM一CFD5.1劃分的網(wǎng)格。圖3.4顯示了CEM一CFD劃分網(wǎng)格的特點(diǎn)邊界網(wǎng)格可以加密但不會(huì)約束面網(wǎng)格;(b)顯示了由邊界的小尺度網(wǎng)網(wǎng)格快速過渡。

1.包含葉片和導(dǎo)葉的流道建立可以先由輪毅及外殼的母線旋轉(zhuǎn)出無葉片和導(dǎo)葉的實(shí)體流道，再挖掉葉片和導(dǎo)葉，即是實(shí)際流動(dòng)區(qū)域。圖3.5中(a)是在Pro/E草繪環(huán)境下的軸面圖，(b)是旋轉(zhuǎn)后得到的全流道實(shí)體模型。圖3.5包含葉片和導(dǎo)葉的全流道生成過程2.真實(shí)流動(dòng)區(qū)域的生成現(xiàn)在在全流道內(nèi)分別生成葉片和導(dǎo)葉，然后用去實(shí)體化的方式挖掉它們，則得到實(shí)際流動(dòng)區(qū)域，即網(wǎng)格劃分區(qū)域。按照葉片由不同翼型串聯(lián)的思想，分別做出各斷面翼型，再將其混合成曲面。由于設(shè)計(jì)圖紙只有五個(gè)中間翼型，它們同輪毅及泵殼的交線只能通過延伸的方式得到。首先采樣各翼型的若干點(diǎn)，建立blade.ibl文件。通過這個(gè)文件，可以方便地生成翼型。

【引證文獻(xiàn)】

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前7條

1 王巖;軸流定槳式水輪機(jī)輪緣間隙對(duì)轉(zhuǎn)輪性能影響的分析研究[D];蘭州理工大學(xué);2008年

2 王嘉寧;噴水推進(jìn)泵抗汽蝕技術(shù)及葉型優(yōu)化設(shè)計(jì)[D];哈爾濱工程大學(xué);2009年

3 戴辰辰;軸流泵葉頂間隙流動(dòng)特性的數(shù)值研究[D];西安理工大學(xué);2009年

4 譚倫慧;徑向式導(dǎo)水機(jī)構(gòu)導(dǎo)葉端面間隙的流場(chǎng)數(shù)值模擬分析[D];西華大學(xué);2010年

5 彭暢;正弦波動(dòng)風(fēng)速下建筑通風(fēng)與蓄熱對(duì)室內(nèi)溫度影響研究[D];湖南大學(xué);2012年

6 鐘洋洋;軸流泵流場(chǎng)數(shù)值模擬與渦提取研究[D];華中科技大學(xué);2012年

7 廖銘新;軸流泵葉輪內(nèi)部三維流場(chǎng)的LDV測(cè)量[D];揚(yáng)州大學(xué);2012年

本文編號(hào)：2825529