隨著國民經濟的飛速發(fā)展以及日益苛刻的能源與環(huán)境要求，人們對泵這一應用廣泛的通用機械的性能提出了越來越高的要求。對葉輪、導葉及渦殼等過流部件進行合理的設計，可以改變內部流場的速度和壓力分布，達到提高泵水力性能的目的。 本文首次將吸入室、葉輪、導葉體和出水彎管四個過流部件耦合起來作為一個整體，變換可調葉片的安放角，模擬不同流量工況下混流泵內三維不可壓湍流場，分析高比轉速混流泵的內部流動特性，揭示其內部流動的主要特征，并通過分析流場中的沖擊、二次回流等流動現象，研究其內部流動現象的物理本質，為高比轉速混流泵的優(yōu)化設計及性能改進提供理論依據。 本文的主要工作及研究成果包括： 1．簡要介紹了國內外混流泵的研究現狀、高比轉速混流泵的特點以及江蘇大學流體中心研究開發(fā)的211-80模型泵；并對流場計算的控制方程及其離散求解方法、網格生成技術等進行了探討。 2．應用Pro／Engineer軟件對211-80模型泵整體進行三維造型；應用專業(yè)前處理軟件Gambit對該混流泵內流整體計算域進行網格劃分；選用標準κ-ε湍流模型，利用有限控制體積法對雷諾平均的Navier-Stokes方程進行數值離散，采用SIMPLEC算法求解，對211-80混流泵模型內部三維湍流場在不同葉片安放角和不同流量工況下進行數值模擬。 3．分析了211-80高比轉速混流泵的內部流動特性，給出了直觀的泵內流場整體靜壓分布、葉輪葉片靜壓分布，得出葉片工作面靜壓的最大、最小值隨流量的增大近似線性遞減這一結論：給出泵內流場整體速度矢量分布，直觀描述了葉片和導葉進口處的流動沖擊現象，計算得到葉輪葉片工作面的絕對速度分布等值線圖，速度分布和變化符合混流泵葉輪內流動的一般規(guī)律；捕捉到各葉片安放角下小流量工況時，導葉進口處的二次回流現象，驗證了通過調節(jié)葉片安放角可以有效地防止二次回流現象的發(fā)生；給出葉輪葉片湍動能、湍流耗散率和湍流強度圖，直觀地反映出三者的最大值均出現在葉片進口處的同一位置。 4．給出了211-80混流泵模型各葉片安放角下的最優(yōu)工況位置，介紹了揚程、軸功率和水力效率預測值的計算方法和公式；做出各葉片安放角下計算和試驗的泵外特性曲線，結果表明計算值與試驗結果基本一致，預測的精度較高，在極大流量工況點處由于流場湍流程度的進一步加劇，導致預測誤差較大。
【學位單位】：江蘇大學
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2006
【中圖分類】：TH313
【部分圖文】：

裝配葉輪與導葉體的外殼實體飛繼而將整體模型保存為*.stP格式文件，導入專業(yè)前處理軟件Gambit中。圖3一14高比轉速混流泵過流部件實體與整體外殼實體由于本文模擬的是混流泵內部流體的流動狀況，因此流場計算所用的計算區(qū)域應為泵整體外殼實體減去泵內葉輪、導葉體以及軸等流體無法穿過部件所得到的實體部分。在Gambit軟件中對之前導入的實體模型運用Geometry腸lume/subtract命令，剪切后所得到的即為本文研究的高比轉速混流泵整體內部流場計算域。下圖分別為葉輪部件、導葉體部件以及出水彎管的計算域。圖3一15葉輪計算域圖3一16導葉體計算域

Geometry腸lume/subtract命令，剪切后所得到的即為本文研究的高比轉速混流泵整體內部流場計算域。下圖分別為葉輪部件、導葉體部件以及出水彎管的計算域。圖3一15葉輪計算域圖3一16導葉體計算域

江蘇大學碩士學位論文圖3一17出水彎管計算域在三維問題中，常用的網格單元包括:Hex(六面體單元)、He對 v/edge(網格主要由六面體組成，個別位置允許有楔形體)、Te川ybrid(網格主要由四面體組成，個別位置可以有六面體、錐體或楔形體)。常用的網格類型包括:MaP(規(guī)則的結構網格)。subm即(塊結構網格)、Cooper(非結構網格)、TGrid(混合網格)等。其中，結構網格和塊結構網格只能使用Hex單元，非結構網格可以使用Hex單元或Hex/研 /edge單元，混合網格使用Te川ybrid單元。分別對吸入室、葉輪、導葉體以及出水彎管四個過流部件計算域進行網格劃分。對于上圖所示的葉輪和導葉體計算域，因其是該混流泵內部流場中的重點區(qū)域

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本文編號：2825604