離心泵廣泛應(yīng)用于農(nóng)業(yè)排灌、市政、輕工、化工、建筑、礦山和冶金等部門。隨著社會進(jìn)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。目前廣泛采用的離心泵葉輪水力設(shè)計方法,主要是以Stepanoff的經(jīng)驗系數(shù)方法為基礎(chǔ)的相似設(shè)計法。這種方法的特點(diǎn)是總結(jié)了前人設(shè)計制造經(jīng)驗,特別是應(yīng)用計算機(jī)以后,建立了優(yōu)秀水力模型的數(shù)據(jù)庫,這樣,根據(jù)所需要的流量、揚(yáng)程,從數(shù)據(jù)庫選出合適比轉(zhuǎn)數(shù)的水力模型設(shè)計一臺相似泵,滿足生產(chǎn)上的需要。但是,隨著近年來對離心泵設(shè)計工況點(diǎn)的參數(shù)(如流量、揚(yáng)程等)的精度要求越來越高,傳統(tǒng)一元理論日益顯示出在設(shè)計方面的不足。 本文通過對3種離心泵方案等揚(yáng)程設(shè)計研究,發(fā)現(xiàn)等揚(yáng)程設(shè)計離心泵在葉片出口處流動并不理想,通過采用不等揚(yáng)程設(shè)計方法,分別對3種離心泵方案進(jìn)行了水力設(shè)計,獲得了較好的葉片出口總壓,靜壓及流速分布。并結(jié)合數(shù)值模擬CFD技術(shù),對兩種設(shè)計結(jié)果進(jìn)行定常和非定常數(shù)值模擬,證實了不等揚(yáng)程設(shè)計離心泵葉片方法的優(yōu)越性,最后分別對等揚(yáng)程設(shè)計的離心泵和不等揚(yáng)程設(shè)計的離心泵進(jìn)行試驗研究和比較分析,進(jìn)一步證實了不等揚(yáng)程設(shè)計離心泵葉輪理論的正確性。 本文主要的研究工作及創(chuàng)新...

【文章頁數(shù)】：156 頁

【學(xué)位級別】：博士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第一章 緒論
    1.1 引言
    1.2 離心泵水力設(shè)計方法研究現(xiàn)狀
        1.2.1 相似換算法
        1.2.2 速度系數(shù)法
        1.2.3 面積比原理
        1.2.4 優(yōu)化設(shè)計法
        1.2.5 三元理論水力設(shè)計方法
    1.3 離心泵內(nèi)部流動數(shù)值模擬研究進(jìn)展
        1.3.1 數(shù)值模擬研究發(fā)展
        1.3.2 離心泵內(nèi)部流場數(shù)值模擬
    1.4 不等環(huán)量設(shè)計法在流體機(jī)械中的應(yīng)用
        1.4.1 風(fēng)機(jī)中的應(yīng)用
        1.4.2 軸流泵中的應(yīng)用
    1.5 本文主要研究內(nèi)容
第二章 離心泵葉輪不等揚(yáng)程水力設(shè)計基本理論
    2.1 離心泵葉輪水力設(shè)計方法概述
    2.2 離心泵基本方程式
    2.3 滑移系數(shù)定義
    2.4 滑移系數(shù)公式
    2.5 傳統(tǒng)離心泵葉輪水力設(shè)計過程
        2.5.1 基本設(shè)計參數(shù)
        2.5.2 速度系數(shù)法初步確定葉輪主要尺寸
        2.5.3 精算葉輪外徑
    2.6 離心泵葉輪不等揚(yáng)程水力設(shè)計方法
        2.6.1 傳統(tǒng)水力設(shè)計存在的問題
        2.6.2 離心泵葉輪不等揚(yáng)程水力設(shè)計方法基本理論
    2.7 本章小結(jié)
第三章 數(shù)值計算基本理論
    3.1 控制方程
        3.1.1 連續(xù)性方程
        3.1.2 動量方程
    3.2 Reynolds時均化的N-S方程
    3.3 湍流模型
    3.4 控制方程的離散
    3.5 速度場和壓力場耦合的SIMPLE算法
    3.6 初始條件及邊界條件
        3.6.1 初始條件
        3.6.2 進(jìn)口邊界條件
        3.6.3 出口邊界條件
        3.6.4 固壁邊界條件
    3.7 本章小結(jié)
第四章 離心泵內(nèi)部流動定常數(shù)值模擬
    4.1 離心泵的基本參數(shù)
        4.1.1 等揚(yáng)程設(shè)計法確定泵的幾何參數(shù)
        4.1.2 不等揚(yáng)程設(shè)計法確定泵的幾何參數(shù)
    4.2 葉輪蝸殼三維造型及網(wǎng)格生成
    4.3 離心泵內(nèi)全流場數(shù)值模擬
        4.3.1 邊界條件
        4.3.2 數(shù)學(xué)模型
    4.4 數(shù)值模擬結(jié)果及分析
        4.4.1 靜壓分布結(jié)果及分析
        4.4.2 絕對速度分布結(jié)果及分析
        4.4.3 相對速度分布結(jié)果及分析
        4.4.4 蝸殼內(nèi)4斷面上速度分布結(jié)果及分析
        4.4.5 葉輪出口揚(yáng)程分布結(jié)果及分析
        4.4.6 離心泵性能的預(yù)測
    4.5 本章小結(jié)
第五章 不等揚(yáng)程離心泵內(nèi)部流動非定常數(shù)值模擬
    5.1 數(shù)值計算模型及方法
    5.2 非定常模擬結(jié)果及分析
        5.2.1 葉輪旋轉(zhuǎn)對靜壓分布的影響
        5.2.2 葉輪旋轉(zhuǎn)對速度分布的影響
        5.2.3 葉輪旋轉(zhuǎn)對總壓分布的影響
        5.2.4 各設(shè)計方案蝸殼不同監(jiān)測點(diǎn)的壓力脈動
        5.2.5 壓力系數(shù)Cp脈動的計算結(jié)果及分析
    5.3 本章小結(jié)
第六章 離心泵性能試驗
    6.1 實驗裝置與測試系統(tǒng)
        6.1.1 離心泵試驗臺
        6.1.2 泵測試系統(tǒng)及附件
        6.1.3 性能測試具體操作
    6.2 數(shù)值模擬與試驗的對比
    6.3 實驗結(jié)果與分析
    6.4 本章小結(jié)
第七章 不等揚(yáng)程離心泵水力設(shè)計的工程應(yīng)用
    7.1 在雙葉片離心式污水泵領(lǐng)域的工程應(yīng)用
        7.1.1 問題的提出
        7.1.2 水力設(shè)計思路
        7.1.3 工程應(yīng)用效果
    7.2 在自來水廠取水泵中的應(yīng)用
        7.2.1 問題提出
        7.2.2 取水泵性能及工程應(yīng)用效果
    7.3 在核電站冷卻水循環(huán)泵中的應(yīng)用
        7.3.1 問題的提出
        7.3.2 水力模型泵制造
        7.3.3 核電站冷卻水循環(huán)泵模型試驗驗證
        7.3.4 試驗結(jié)論
        7.3.5 工程應(yīng)用前景
    7.4 本章小結(jié)
第八章 總結(jié)與展望
    8.1 研究總結(jié)
    8.2 進(jìn)一步研究展望
參考文獻(xiàn)
致謝
作者攻讀博士學(xué)位期間的主要科研成果



本文編號：3809600