軸流泵是一種量大面廣的水泵產(chǎn)品,在大型調(diào)水工程、灌溉工程及城鎮(zhèn)給排水工程中應(yīng)用廣泛,也常被用作船舶和兩棲車輛的推進器,因此,對其效率等性能指標進行深入研究顯得尤為重要。本文針對目前軸流泵設(shè)計和分析過程中存在的主要問題,建立了完整的計算機輔助設(shè)計（CAD）系統(tǒng),并通過計算流體動力學(xué)（CFD）手段,建立了分析和預(yù)測軸流泵內(nèi)部流場及外特性的基本方法。應(yīng)用實踐表明,所提出的軸流泵CAD-CFD系統(tǒng)可快速、高效地完成主要過流部件的2D水力設(shè)計、3D實體造型,并可根據(jù)CFD分析結(jié)果快速判斷CAD的設(shè)計質(zhì)量,從而開發(fā)出高性能的水泵產(chǎn)品。本文的主要研究內(nèi)容和取得的主要成果包括: 采用在CAD中的具有突出優(yōu)勢的面向?qū)ο蠹夹g(shù),提出了將水力設(shè)計中內(nèi)部數(shù)據(jù)和方法、外部圖形表示及人機交互完整封裝的新策略,給出了具體的CAD系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖及實施方案。在此基礎(chǔ)上,研究了基于特征的自動和半自動建模方法,重點研究了參數(shù)化驅(qū)動、特征描述法和自定義特征法的特點并綜合運用,給出了葉片和其他部件的建模實例以及核心代碼,填補了軸流泵三維建模的空白,也為其他流體機械的建模提供了參考。 ... 

【文章頁數(shù)】：105 頁

【學(xué)位級別】：博士

【文章目錄】：
第一章 緒論
    1.1 引言
    1.2 軸流泵CAD／CFD的研究現(xiàn)狀
        1.2.1 國內(nèi)外軸流泵的應(yīng)用現(xiàn)狀
        1.2.2 國內(nèi)外軸流泵CAD的研究現(xiàn)狀
        1.2.3 國內(nèi)外軸流泵CFD的研究現(xiàn)狀
    1.3 研究內(nèi)容
        1.3.1 軸流泵的計算機輔助設(shè)計和輔助建模
        1.3.2 軸流泵內(nèi)部流場的數(shù)值計算
        1.3.3 軸流泵CAD和CFD的綜合應(yīng)用
    1.4 技術(shù)路線
    1.5 本章小結(jié)
第二章 軸流泵計算機輔助設(shè)計和輔助建模的研究
    2.1 水力設(shè)計CAD的策略
        2.1.1 水力設(shè)計方法及其新進展
        2.1.2 水力設(shè)計CAD的支撐軟件和軟件設(shè)計方法
    2.2 面向?qū)ο蠓椒ㄔ谒υO(shè)計CAD中的應(yīng)用
        2.2.1 面向?qū)ο蠓椒ㄔ贑AD中的要求
        2.2.2 面向?qū)ο蠓椒ǖ膶嵤?br>    2.3 水力設(shè)計CAD的實現(xiàn)
    2.4 三維輔助建模的策略
    2.5 三維輔助建模的關(guān)鍵點和實施
        2.5.1 泵體、輪轂體的自動建模
        2.5.2 葉片的建模
        2.5.3 參數(shù)驅(qū)動建模
    2.6 本章小結(jié)
第三章 軸流泵流場數(shù)值計算的研究
    3.1 數(shù)值計算的基本方程
    3.2 湍流數(shù)值計算的方法
        3.2.1 直接數(shù)值模擬
        3.2.2 大渦模擬
        3.2.3 Reynolds平均法
    3.3 兩方程模型
        3.3.1 標準K-ε模型
        3.3.2 RNG K-ε模型
        3.3.3 Realizable k-ε模型
    3.4 控制方程組的求解方法
    3.5 計算區(qū)域的選擇
        3.5.1 計算區(qū)域的初步確定
        3.5.2 全流道和單流道計算的比較
        3.5.3 計算區(qū)域進口位置的選擇
        3.5.4 計算區(qū)域出口位置的選擇
    3.6 網(wǎng)格模型的研究
        3.6.1 子區(qū)域的劃分
        3.6.2 網(wǎng)格疏密度的研究
        3.6.3 網(wǎng)格局部加密的研究
    3.7 邊界條件的處理
        3.7.1 進口邊界條件
        3.7.2 出口邊界條件
        3.7.3 壁面邊界條件
    3.8 計算求解
        3.8.1 湍流模型的選擇
        3.8.2 求解方法和離散格式的選擇
        3.8.3 收斂精度的選擇
    3.9 本章小結(jié)
第四章 軸流泵CAD／CFD的綜合應(yīng)用研究
    4.1 CAD／CFD綜合應(yīng)用的意義
    4.2 CAD／CFD綜合應(yīng)用系統(tǒng)的探討
    4.3 綜合應(yīng)用實例：水力設(shè)計及實體建模
        4.3.1 水力設(shè)計
        4.3.2 實體建模
    4.4 綜合應(yīng)用實例：內(nèi)部流場的數(shù)值計算
        4.4.1 網(wǎng)格模型的建立
        4.4.2 模型的設(shè)置和計算
    4.5 綜合應(yīng)用實例：外特性預(yù)測以及與實驗值的對比分析
        4.5.1 性能預(yù)測
        4.5.2 性能實驗
        4.5.3 預(yù)測結(jié)果與實驗結(jié)果的對比分析
    4.6 綜合應(yīng)用實例：速度壓力場的分析
        4.6.1 葉片正背面的速度分布
        4.6.2 葉片正背面的壓力分布
        4.6.3 徑向間隙處的回流
        4.6.4 同軸圓柱面的壓力分布
        4.6.5 山口的壓力分布
    4.7 流型的分析與改進
        4.7.1 常規(guī)流型
        4.7.2 計算流場流型
        4.7.3 流型的改進
        4.7.4 改進流型的應(yīng)用
    4.8 本章小結(jié)
第五章 結(jié)論
    5.1 結(jié)淪
        5.1.1 結(jié)論要點
        5.1.2 創(chuàng)新點
    5.2 存在的不足
    5.3 展望與建議
參考文獻
致謝
作者簡介


【參考文獻】：
期刊論文
[1]軸流泵3D實體造型的自動實現(xiàn)[J]. 王海松,王福軍,嚴海軍,張志民,劉自貴,王國玉.  農(nóng)業(yè)工程學(xué)報. 2004(02)
[2]基于特征的軸流泵葉輪自動建模[J]. 王海松,王福軍,張志民,劉自貴.  水利學(xué)報. 2004(02)
[3]關(guān)于噴水推進串列式軸流泵葉輪參數(shù)選擇與計算的探討[J]. 王立祥 ,傅健.  船舶. 2003(06)
[4]對旋式軸流泵全流道三維定常紊流場的數(shù)值模擬[J]. 王德軍,周惠忠,黃志勇,吳玉林.  清華大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版). 2003(10)
[5]大型動(靜)葉調(diào)節(jié)軸流泵調(diào)節(jié)性能的新型數(shù)學(xué)模型及應(yīng)用[J]. 王松嶺 ,袁雄俊,許文朝.  華北電力技術(shù). 2003(03)
[6]協(xié)同設(shè)計特征造型軟件發(fā)展概況[J]. 唐榮錫,席平,寧濤.  計算機輔助設(shè)計與圖形學(xué)學(xué)報. 2003(01)
[7]軸流式水輪機能量特性預(yù)測分析[J]. 王正偉,崔濤,江德春,呂孟東.  水力發(fā)電. 2002(11)
[8]已開發(fā)的系列軸流泵水力模型研究介紹[J]. 關(guān)醒凡,袁建平,施衛(wèi)東,楊敬江.  水泵技術(shù). 2002(04)
[9]泵站進水彎道三維流動分析及流態(tài)改善研究[J]. 成立.  揚州大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版). 2002(02)
[10]南水北調(diào)工程大型軸流泵選型中值得注意的幾個問題[J]. 關(guān)醒凡,黃道見,劉厚林,聶書彬.  水泵技術(shù). 2002(02)



本文編號：3679731