離心泵在運(yùn)行過(guò)程中,空化會(huì)使其過(guò)流部件產(chǎn)生磨蝕破壞,產(chǎn)生噪聲和振動(dòng),空化嚴(yán)重時(shí)泵的效率顯著降低甚至不能正常運(yùn)行。因此,如何提高離心泵空化空蝕性能是流體機(jī)械研究領(lǐng)域的一個(gè)重要研究方向。 隨著計(jì)算流體力學(xué)的發(fā)展和計(jì)算機(jī)性能的提高,用數(shù)值模擬來(lái)分析離心泵內(nèi)部的空化流動(dòng)已經(jīng)成為可能。應(yīng)用數(shù)值模擬的方法可以對(duì)試驗(yàn)難以測(cè)量的參數(shù)進(jìn)行預(yù)估,而不需要大量的試驗(yàn),應(yīng)用數(shù)值模擬的方法對(duì)離心泵進(jìn)行分析和工程設(shè)計(jì),有利于提高工作的可靠性和經(jīng)濟(jì)性。數(shù)值模擬方法已經(jīng)成為離心泵分析、設(shè)計(jì)的一個(gè)重要手段。 本文以計(jì)算流體力學(xué)為基礎(chǔ),應(yīng)用商用CFD軟件Fluent為工具,采用RNGk-ε兩方程模型、混合多相流模型、空化模型和SIMPLEC算法,對(duì)比轉(zhuǎn)數(shù)n_s=91.9離心泵葉輪流道內(nèi)的空化流場(chǎng)進(jìn)行數(shù)值模擬及預(yù)測(cè),得到空化流場(chǎng)的壓力、速度和空泡體積組份分布,計(jì)算結(jié)果與理論結(jié)果基本吻合,表明所采用的空化模型能真實(shí)反映泵內(nèi)空化流動(dòng)情況,這對(duì)葉輪的優(yōu)化設(shè)計(jì)有重要意義。通過(guò)分析計(jì)算結(jié)果發(fā)現(xiàn):1)對(duì)離心泵全流道內(nèi)的空化流場(chǎng)進(jìn)行模擬得到在進(jìn)口段和蝸殼段均沒(méi)有明顯的空化發(fā)生,葉輪內(nèi)空化主要發(fā)生在葉片背面進(jìn)口稍后處,靠近前蓋板的位置,該位置存在明顯的低壓區(qū);2)大流量工況下,葉輪內(nèi)低壓區(qū)的面積和空泡體積分?jǐn)?shù)均遠(yuǎn)大于設(shè)計(jì)工況和小流量工況,說(shuō)明在大流量工況下運(yùn)行容易造成空蝕破壞;3)在非定�？栈鲌�(chǎng)的模擬中,葉輪在一個(gè)旋轉(zhuǎn)周期內(nèi),空化強(qiáng)度隨時(shí)間的變化情況是由弱到強(qiáng),又由強(qiáng)到弱的非定常變化過(guò)程,但單個(gè)葉片空化最嚴(yán)重的地方是在葉片背面進(jìn)口稍后處和前蓋板接觸的地方,葉片的出水邊附近沒(méi)有明顯空化現(xiàn)象發(fā)生。這與定�？栈鲌�(chǎng)的模擬結(jié)果是一致的。4)在空化發(fā)生的進(jìn)程中,隨著裝置空化余量NPSHA的降低,葉輪內(nèi)空泡體積組份分?jǐn)?shù)逐漸增加,葉片表面壓力和空泡體積組份分布開(kāi)始不均勻,揚(yáng)程H和水力效率η_h出現(xiàn)下降的趨勢(shì),說(shuō)明空化嚴(yán)重時(shí)影響泵的性能。 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)算值和試驗(yàn)值比較發(fā)現(xiàn)在設(shè)計(jì)流量(45.7 m~3/h)附近誤差小于5%。由此說(shuō)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】：2008
【中圖分類(lèi)】：TH311
【部分圖文】：

碩士學(xué)位論文像爆豆似的嚼嚼啪啪的響聲。根據(jù)蝕噪聲和周?chē)h(huán)境的噪聲以及機(jī)器內(nèi)確定其程度是相當(dāng)困難的。在這種情對(duì)金屬的破壞。壞條件下工作時(shí)，泵過(guò)流部件的某些地金屬表面受到像利刃似的高頻(600使金屬表面出現(xiàn)麻點(diǎn)以致穿孔。嚴(yán)重蝕破壞處機(jī)械力作用外還伴有電解、

出葉片的12個(gè)軸截面圖，這12個(gè)軸截面在繪制過(guò)程中應(yīng)注意每個(gè)軸界面的旋轉(zhuǎn)角度。然后將12個(gè)軸截面用邊界混合命令生成單個(gè)葉片實(shí)體。單個(gè)葉片的生成圖如圖4.1。圖4.1單個(gè)葉片生成圖(2)多個(gè)葉片實(shí)體的生成:因?yàn)槿~輪的葉片為旋轉(zhuǎn)對(duì)稱結(jié)構(gòu)，所以其他的幾個(gè)葉片可以用旋轉(zhuǎn)復(fù)制命令生成。本課題模型為6個(gè)葉片，利用旋轉(zhuǎn)復(fù)制命令生成另外5個(gè)葉片，葉輪的5個(gè)葉片就生成了。(3)前后蓋板及葉輪流道的生成:根據(jù)葉輪水力圖確定蓋板的尺寸坐標(biāo)，有旋轉(zhuǎn)命令生成葉輪蓋板，再利用剪切命令，用葉片實(shí)體模型剪切葉輪模型，最后得到

碩士學(xué)位論文葉輪流道實(shí)體(見(jiàn)圖4.2)。 4.1.3蝸殼實(shí)體模型的建立1.按照蝸殼的水力圖，利用做曲線的命令分別做出蝸殼八個(gè)截面的形狀。2.利用混合掃描方法直接生成蝸殼的第一至第八截面部分。3.利用邊界混合命令生成擴(kuò)散段部分。4.利用倒角命令生成隔舌。為了避免泵進(jìn)口的流動(dòng)受到葉輪的影響，加入一個(gè)進(jìn)口延伸段，直接用拉伸命令生成。由于在后續(xù)的網(wǎng)格劃分和計(jì)算中需要將葉片流道、進(jìn)口延伸段以及蝸殼分開(kāi)處理，所以最后生成進(jìn)口延伸段與葉輪區(qū)域以及葉輪區(qū)域與蝸殼區(qū)域的禍合面。生成的離心泵三維模型如圖4.3所示圖4.2葉輪模型圖圖4.3離心泵三維模型圖4.2網(wǎng)格生成4.2.1網(wǎng)格生成概述網(wǎng)格生成技術(shù)是指:對(duì)不規(guī)則區(qū)域中的流動(dòng)或傳熱問(wèn)題進(jìn)行數(shù)值計(jì)算之前，對(duì)不規(guī)則區(qū)域進(jìn)行離散以生成計(jì)算網(wǎng)格的方法。網(wǎng)格生成是數(shù)值計(jì)算中的一個(gè)重要的前處理過(guò)程(preprocessing)，對(duì)于復(fù)雜區(qū)域中流動(dòng)的計(jì)算，網(wǎng)格生成所需的時(shí)間常占總時(shí)間的一半以上，以有限差分法為基礎(chǔ)的數(shù)值解法，要求在一個(gè)規(guī)則的網(wǎng)格內(nèi)進(jìn)行求解，要求將不規(guī)則的幾何邊界劃分為規(guī)則的幾何邊界，這樣，不同的幾何形狀就勢(shì)必需要采用不同的網(wǎng)格生成方法
【引證文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前1條

1 劉厚林;劉東喜;王勇;杜輝;徐歡;;泵空化流數(shù)值計(jì)算研究現(xiàn)狀及展望[J];流體機(jī)械;2011年09期

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前3條

1 李思;離心泵直錐形吸水室的內(nèi)流特性分析及其結(jié)構(gòu)研究[D];浙江工業(yè)大學(xué);2010年

2 李顏;基于CFD的船用離心泵葉輪抗汽蝕優(yōu)化設(shè)計(jì)[D];大連海事大學(xué);2012年

3 桑迪科;沖壓式多級(jí)離心泵內(nèi)流場(chǎng)數(shù)值模擬及水力性能研究[D];華南理工大學(xué);2010年

本文編號(hào)：2863510