發(fā)布時間：2023-04-24 22:53

　　隨著社會進步和科技發(fā)展,人們對泵的高效率、穩(wěn)定性和低噪聲等方面提出了更苛刻的要求。鑒于計算機技術的飛速發(fā)展和CFD方法的日趨成熟,CFD將在葉輪機械設計和研究領域中扮演更重要的角色。本文的工作主要圍繞數(shù)值模擬程序的建立、雙流道泵內(nèi)非定常三維湍流的數(shù)值模擬、利用先進的PIV技術研究雙流道泵葉輪內(nèi)部的復雜流動而展開。主要工作及創(chuàng)造性成果如下: 1.發(fā)展了一套基于微分方程法生成三維結構化貼體網(wǎng)格的程序。所用微分方程為Poisson方程,并采用Thompson和Sorenson的思想,以指數(shù)函數(shù)作內(nèi)插傳遞、根據(jù)網(wǎng)格正交性和間距的要求構造源函數(shù)P,Q,R。用該程序生成的雙流道泵葉輪和蝸殼網(wǎng)格,品質(zhì)良好,能夠滿足雙流道泵內(nèi)流計算精度的要求,且網(wǎng)格疏密度可人為控制,網(wǎng)格線與邊界線正交,便于湍流壁面條件的引入。該網(wǎng)格生成程序經(jīng)改進也可用于其他非規(guī)則幾何形狀流道網(wǎng)格的自動生成。 2.開發(fā)了一套基于求解Reynolds時均化的Navier-Stokes方程組的、可用于層流或湍流、可壓縮或不可壓縮、旋轉或非旋轉三維流動的數(shù)值計算程序,并在Visual FORTRAN平臺上開發(fā)了該程序的用戶操作界面。在其中應...

【文章頁數(shù)】：172 頁

【學位級別】：博士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
第一章 緒論
    1.1 引言
    1.2 葉輪機械內(nèi)部流動測試研究進展
        1.2.1 概述
        1.2.2 傳統(tǒng)流動顯示技術
        1.2.3 熱線風速儀
        1.2.4 激光測速技術
        1.2.5 PIV技術
    1.3 葉輪機械內(nèi)流數(shù)值模擬研究進展
        1.3.1 概述
        1.3.2 數(shù)值模擬方法的發(fā)展階段
        1.3.3 數(shù)值模擬面臨的關鍵問題
    1.4 雙流道泵的研究現(xiàn)狀
    1.5 本文的研究工作
第二章 控制方程及湍流模型
    2.1 計算約束方程:N-S方程
    2.2 Reynolds時均化的N-S方程
    2.3 封閉問題及湍流模型
    2.4 壁面函數(shù)法
    2.5 貼體坐標系的引入
    2.6 貼體坐標系下的控制方程
    2.7 本章小結
第三章 方程離散及計算方法
    3.1 控制方程的展開形式
    3.2 控制方程的離散
        3.2.1 有限體積法
        3.2.2 幾何因子的離散
        3.2.3 對流項的離散
        3.2.4 擴散項的離散
        3.2.5 源項的離散
    3.3 代數(shù)方程的求解方法
        3.3.1 TDMA算法
        3.3.2 松弛因子
    3.4 離散格式
        3.4.1 對流項的差分格式
        3.4.2 擴散項的差分格式
        3.4.3 混合差分格式
    3.5 速度場和壓力場的耦合
        3.5.1 SIMPLE算法的基本思想及應用
        3.5.2 同位網(wǎng)格下的壓力修正
    3.6 離散后控制方程的求解步驟
    3.7 本章小結
第四章 網(wǎng)格生成
    4.1 概述
    4.2 貼體網(wǎng)格微分方程生成法
        4.2.1 二維網(wǎng)格生成
        4.2.2 三維網(wǎng)格生成
        4.2.3 網(wǎng)格分塊拼接技術
    4.3 網(wǎng)格生成結果及討論
    4.4 本章小結
第五章 計算程序編寫及分析驗證
    5.1 計算程序編寫
    5.2 90°彎管內(nèi)流數(shù)值計算
        5.2.1 邊界條件
        5.2.2 計算結果及分析
    5.3 流道葉輪單個流道內(nèi)流數(shù)值計算
        5.3.1 邊界條件
        5.3.2 標準k-ε模型的修正
        5.3.3 計算結果及分析
    5.4 流道泵蝸殼內(nèi)流數(shù)值計算
        5.4.1 邊界條件
        5.4.2 計算結果及分析
    5.5 本章小結
第六章 雙流道泵全流道內(nèi)三維湍流數(shù)值模擬
    6.1 雙流道泵的基本參數(shù)
    6.2 網(wǎng)格劃分
    6.3 雙流道泵全流道內(nèi)定常湍流數(shù)值模擬
        6.3.1 基本假設
        6.3.2 邊界條件
        6.3.3 RNGκ-ε湍流模型
        6.3.4 計算結果及分析
    6.4 雙流道泵全流道內(nèi)固-液兩相湍流數(shù)值模擬
        6.4.1 基本假設
        6.4.2 計算模型
        6.4.3 計算區(qū)域及網(wǎng)格劃分
        6.4.4 邊界條件
        6.4.5 計算結果及分析
    6.5 雙流道泵全流道內(nèi)非定常湍流數(shù)值模擬
        6.5.1 基本假設
        6.5.2 滑移網(wǎng)格技術
        6.5.3 PISO算法
        6.5.4 計算結果及分析
    6.6 本章小結
第七章 雙流道泵葉輪內(nèi)三維湍流PIV實驗研究
    7.1 PIV測試技術
        7.1.1 PIV基本原理
        7.1.2 PIV測速系統(tǒng)
        7.1.3 示蹤粒子的選擇
        7.1.4 PIV測量遵循的原則及參數(shù)設定
    7.2 雙流道葉輪及雙葉片葉輪內(nèi)部流場的PIV測量
        7.2.1 試驗用泵
        7.2.2 實驗裝置
        7.2.3 實驗步驟
    7.3 試驗結果與分析
        7.3.1 實驗結果
        7.3.2 分析與討論
    7.4 本章小結
第八章 總結與展望
    8.1 研究總結
    8.2 研究展望
參考文獻
作者在攻讀博士學位期間取得的相關科研成果
致謝



本文編號：3800181