本文關(guān)鍵詞：離心壓縮機葉輪內(nèi)湍流及沖蝕磨損特性研究，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：離心式壓縮機是石油化工產(chǎn)業(yè)中的核心設(shè)備,常使用在重工業(yè)地區(qū),環(huán)境污染嚴重,空氣質(zhì)量差。旋轉(zhuǎn)葉輪工作在高速高溫高壓環(huán)境下,并且壓縮介質(zhì)中含有微小固體顆粒及腐蝕物質(zhì),故葉輪失效的頻率較高,其中葉片是最容易失效的零件。固體顆粒對葉片的沖蝕磨損是葉輪失效的重要原因之一。因此,研究離心式壓縮機葉輪內(nèi)湍流流場及氣固兩相流對葉輪表面的沖擊磨損規(guī)律,對研究材料的磨損機理及指導零部件的再制造有重要意義。本文在總結(jié)前人研究成果的基礎(chǔ)上,采用數(shù)值模擬技術(shù)與實驗研究方法,結(jié)合對葉輪失效的調(diào)研,對離心式壓縮機葉輪內(nèi)湍流流場及沖蝕磨損特性進行研究。 應(yīng)用粘性標準兩方程湍流模型、三維雷諾時均N-S方程,采用非定常數(shù)值模擬方法,研究了離心式壓縮機葉輪內(nèi)部的流場,對比分析了葉片壓力面和吸力面特性參數(shù)。研究結(jié)果表明,壓力面的絕對壓強大于相應(yīng)位置吸力面的壓強,最大絕對壓強位于壓力面后緣；最大相對速度位于葉片入口,長葉片吸力面有回流現(xiàn)象,短葉片對遏止回流有明顯作用；吸力面的湍流強度大于相同位置壓力面的湍流強度,最大湍流強度位于吸力面前緣。 在葉輪內(nèi)部流場物理量已明確的基礎(chǔ)上,在葉輪入口放置固體顆粒,通過對氣固兩相流場中固相顆粒運動軌跡的拉格朗日追蹤,應(yīng)用離散相流動模型(固相)和塑性材料沖蝕磨損模型,利用正交模擬試驗手段,采用數(shù)值模擬方法,研究了離心式壓縮機全流道內(nèi)氣固兩相流中固相顆粒對葉輪葉片的沖蝕磨損分布情況及磨損規(guī)律。研究結(jié)果表明,在離散相顆粒的三個幾何參數(shù)中,固體顆粒直徑的改變對葉片磨損的影響最大,質(zhì)量流量其次,固體顆粒初速度的影響最��；葉輪中沖蝕磨損最嚴重的部位是葉片壓力面；固體顆粒對葉片壓力面的沖蝕磨損部位主要集中在葉片后緣根部,葉片中部也有一定程度的磨損。數(shù)值模擬的結(jié)果解釋了相關(guān)的實際失效情況,研究成果可應(yīng)用于抗沖蝕磨損葉輪的設(shè)計與修復。 采用沖蝕磨損試驗裝置,研究固體顆粒沖蝕角度的變化對葉輪材料FV520B沖蝕磨損的影響,試驗中保持粒徑(7μm)、沖蝕速度(180m/s)及沖蝕固體顆�？傎|(zhì)量(100g)固定,沖蝕角度分別為12。、18。、24。、30。、45。、60。、90。。沖蝕試驗完成后,利用電子精密天平、手持式數(shù)字顯微鏡、白光干涉儀分別測出沖蝕磨損率、靶材表面微觀形貌及粗糙度。試驗得出,小角度沖蝕易出現(xiàn)較大磨損率,磨損機理以微切削為主；大角度沖蝕對應(yīng)的磨損率不大,但表面凹坑和溝痕較深,磨損機理以變形和鍛造擠壓為主。經(jīng)過誤差分析,本實驗誤差小于10%。
【關(guān)鍵詞】：離心式壓縮機 葉輪葉片 湍流流場 沖蝕磨損 氣固兩相流
【學位授予單位】：山東大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2014
【分類號】：TH452
【目錄】：

• 摘要9-11
• ABSTRACT11-13
• 第1章 緒論13-23
• 1.1 研究背景13-14
• 1.2 與磨損相關(guān)的葉輪內(nèi)部流場的研究現(xiàn)狀14-15
• 1.2.1 研究葉輪內(nèi)部流場的方法14
• 1.2.2 葉輪內(nèi)流場研究的發(fā)展趨勢14-15
• 1.3 葉輪磨損研究的現(xiàn)狀與進展15-19
• 1.3.1 磨損機理的研究15-17
• 1.3.2 葉輪磨損的研究方法17-18
• 1.3.3 沖蝕磨損理論研究18-19
• 1.4 課題的提出及研究意義19-20
• 1.5 論文的研究內(nèi)容及組織結(jié)構(gòu)20-23
• 第2章 葉輪內(nèi)部湍流流場的數(shù)值模擬分析23-37
• 2.1 理論基礎(chǔ)23-27
• 2.1.1 控制方程23-24
• 2.1.2 湍流模型24-26
• 2.1.3 求解器的選取26
• 2.1.4 壓力與速度的耦合算法26-27
• 2.2 分析模型的建立27-30
• 2.2.1 三維模型27-28
• 2.2.2 網(wǎng)格劃分28-29
• 2.2.3 邊界條件29-30
• 2.3 結(jié)果與分析30-35
• 2.3.1 葉輪全流場分布30-31
• 2.3.2 葉片表面壓強分布31
• 2.3.3 葉片表面氣流相對速度矢量分布31-32
• 2.3.4 葉片表面氣流湍流強度分布32-33
• 2.3.5 監(jiān)控點壓強波動及出口流量33-35
• 2.4 本章小結(jié)35-37
• 第3章 固體顆粒對葉輪磨損的數(shù)值模擬分析37-51
• 3.1 葉輪沖蝕磨損概述37-38
• 3.1.1 葉輪磨損案例37
• 3.1.2 固體顆粒來源分析37-38
• 3.2 磨損模型的建立38-39
• 3.2.1 離散相的控制方程38-39
• 3.2.2 塑性材料沖蝕磨損模型39
• 3.2.3 邊界條件39
• 3.3 正交模擬試驗及結(jié)果分析39-43
• 3.3.1 試驗?zāi)康?/span>39-40
• 3.3.2 試驗因素40
• 3.3.3 模擬實驗結(jié)果分析40-43
• 3.4 單因素分析43-48
• 3.4.1 固體顆粒直徑對葉片磨損的影響43-46
• 3.4.2 固體顆粒初速度對葉片磨損的影響46-47
• 3.4.3 固體顆粒質(zhì)量流量對葉片磨損的影響47-48
• 3.5 本章小結(jié)48-51
• 第4章 葉輪材料的沖蝕磨損試驗51-61
• 4.1 試驗內(nèi)容及方法51-54
• 4.1.1 試驗設(shè)備51-52
• 4.1.2 試驗材料52-53
• 4.1.3 測試儀器53-54
• 4.2 結(jié)果與分析54-59
• 4.2.1 沖蝕磨損率54-55
• 4.2.2 沖蝕磨損后靶材表面形貌55-58
• 4.2.3 沖蝕磨損后靶材表面粗糙度58
• 4.2.4 誤差分析58-59
• 4.3 本章小結(jié)59-61
• 第5章 結(jié)論與展望61-63
• 5.1 結(jié)論61-62
• 5.2 展望62-63
• 參考文獻63-67
• 攻讀學位期間發(fā)表學術(shù)論文、參與科研項目情況67-69
• 致謝69-70
• 學位論文評閱及答辯情況表70

【參考文獻】

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  本文關(guān)鍵詞：離心壓縮機葉輪內(nèi)湍流及沖蝕磨損特性研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號：286961