本文研究內(nèi)容是2003年原蘭州理工大學(xué)學(xué)特色研究方向及學(xué)術(shù)梯隊資助計劃項目的一部分。蝸殼式離心油泵是一種在石油化工流程中廣泛的離心油泵。蝸殼是離心油泵的一種重要部件。由于液體存在粘性，所以蝸殼內(nèi)存在能量（水力）損失。另外，蝸殼內(nèi)部流動還影響葉輪周圍的壓力分布，影響葉輪運轉(zhuǎn)可靠性。為了使離心油泵具有較好的水力性能和較高的可靠性，國內(nèi)外學(xué)者對離心泵蝸殼的內(nèi)部流動和水力性能都進行過深入的研究。但是有關(guān)粘油在蝸殼內(nèi)的三維紊流和層流流動目前還沒有人研究過。本文試圖采用計算流體力學(xué)（CFD）的方法研究離心油泵蝸殼內(nèi)部三維復(fù)雜流動和水力性能，旨在認清粘性流體在離心油泵內(nèi)部流動規(guī)律，為離心油泵蝸殼水力性能分析和水力設(shè)計提供理論依據(jù)。本文利用FLUENT6.1.2 CFD軟件和幾何建模及網(wǎng)格劃分的GAMBIT2.0處理軟件，在不同的流體粘度下，分別計算了90°方形斷面彎管、兩種不同擴散角的彎曲圓斷面擴散管以及一種離心油泵蝸殼內(nèi)部三維紊流和層流流動，并與實驗數(shù)據(jù)進行了對比。研究了網(wǎng)格數(shù)和紊流模型對計算結(jié)果的影響。給出了不同粘度下蝸殼內(nèi)部流動狀態(tài)、壓力恢復(fù)系數(shù)和水力損失系數(shù)的變化規(guī)律。研究了工況、粘度、蝸殼... 

【文章來源】：蘭州理工大學(xué)甘肅省

【文章頁數(shù)】：92 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第一章 緒論
    1.1 研究問題的提出
        1.1.1 離心泵蝸殼內(nèi)部流動研究現(xiàn)狀
            1.1.1.1 國外研究現(xiàn)狀
            1.1.1.2 國內(nèi)研究現(xiàn)狀
        1.1.2 離心油泵蝸殼研究中存在的問題
    1.2 研究內(nèi)容
    1.3 研究方法
        1.3.1 CFD概述
        1.3.2 CFD在離心泵內(nèi)部流動研究中的應(yīng)用
            1.3.2.1 離心泵整體流場的模擬
            1.3.2.2 離心泵葉輪內(nèi)部的三維紊流
            1.3.2.3 汽蝕特性數(shù)值計算
            1.3.2.4 轉(zhuǎn)子—定子相互作用數(shù)值計算
            1.3.2.5 小流量研究工況揚程系數(shù)曲線出現(xiàn)正斜率和滯環(huán)現(xiàn)象的機理
    1.4 研究的意義
    1.5小結(jié)
第二章 蝸殼流動的基本方程及計算方法
    2.1 概述
    2.2 流動的基本方程
        2.2.1 紊流時均化
        2.2.2 時均N-S方程
        2.2.3 紊流模型
            2.2.3.1 標準k-ε模型
            2.2.3.2 RNGk-ε模型
            2.2.3.3 其它紊流模型
        2.2.4 邊界條件
            2.2.4.1 入口和出口邊界條件
            2.2.4.2 固體壁面條件-壁面函數(shù)
    2.3 FLUENT數(shù)值計算方法
        2.3.1 網(wǎng)格的生成
        2.3.2 基本方程的離散方法
        2.3.3 基本算法
        2.3.4 收斂性檢查
            2.3.4.1 殘差的計算
            2.3.4.2 收斂的殘差限
    2.4 小結(jié)
第三章 90°方形斷面彎管的內(nèi)部流動
    3.1 概述
    3.2 計算模型的建立
        3.2.1 幾何模型及流動物理參數(shù)
        3.2.2 網(wǎng)格的劃分
        3.2.3 流動模型的設(shè)置
            3.2.3.1 計算方法
            3.2.3.2 紊流模型
            3.2.3.3 邊界條件
    3.3 結(jié)果與分析
        3.3.1 網(wǎng)格對計算結(jié)果的影響
        3.3.2 紊流模型對計算結(jié)果的影響
        3.3.3 與試驗結(jié)果的對比
        3.3.4 流動參數(shù)分布
            3.3.4.1 主流流動參數(shù)分布
            3.3.4.2 與理想流體速度剖面對比
            3.3.4.3 二次流分布
        3.3.5 水力損失計算值與經(jīng)驗公式對比
        3.3.6 進口直管管長對計算結(jié)果的影響
        3.3.7 阻力系數(shù)隨雷諾數(shù)的變化
    3.4 小結(jié)
第四章 彎曲擴散管的內(nèi)部流動
    4.1 概述
    4.2 計算模型的建立
        4.2.1 幾何模型及流動物理參數(shù)
        4.2.2 網(wǎng)格的劃分
        4.2.3 流動模型的設(shè)置
            4.2.3.1 計算方法
            4.2.3.2 紊流模型
            4.2.3.3 邊界條件
    4.3 結(jié)果與分析
        4.3.1 網(wǎng)格對計算結(jié)果的影響
        4.3.2 紊流模型對計算結(jié)果的影響
        4.3.3 與試驗結(jié)果的對比
            4.3.3.1 流動參數(shù)分布的對比
            4.3.3.2 靜壓恢復(fù)系數(shù)和總壓損失系數(shù)的對比
        4.3.4 雷諾數(shù)對靜壓恢復(fù)系數(shù)和總壓損失系數(shù)的影響
        4.3.5 雷諾數(shù)對主流速度和二次流的影響
    4.4 小結(jié)
第五章 蝸殼內(nèi)部流動
    5.1 概述
    5.2 計算模型的建立
        5.2.1 幾何模型及流動物理參數(shù)
        5.2.2 網(wǎng)格的劃分
        5.2.3 流動模型的設(shè)置
            5.2.3.1 計算方法
            5.2.3.2 紊流模型
            5.2.3.3 邊界條件
    5.3 網(wǎng)格數(shù)及紊流模型對計算結(jié)果的影響
        5.3.1 網(wǎng)格數(shù)的影響
        5.3.2 紊流模型的影響
    5.4 結(jié)果與分析
        5.4.1 內(nèi)部流動特性
            5.4.1.1 工況的影響
            5.4.1.2 粘度對流動的影響
            5.4.1.3 粗糙度對流動的影響
        5.4.2 水力損失特性
            5.4.2.1 工況對損失的影響
            5.4.2.2 粘度對損失的影響
            5.4.2.3 粗糙度對損失的影響
        5.4.4 擴散管與蝸殼螺旋部分的水力損失的比較
    5.5 葉輪不對中的影響
        5.5.1 對流動的影響
        5.5.2 對水力損失的影響
    5.6 小結(jié)
第六章 結(jié)論
    6.1 主要結(jié)論
    6.2 存在的問題
參考文獻
致謝
附錄A 攻讀學(xué)位期間所發(fā)表的學(xué)術(shù)論文目錄



本文編號：3488212