本文關(guān)鍵詞：微型葉輪泵內(nèi)流動結(jié)構(gòu)的CFD數(shù)值模擬研究，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：微型葉輪泵在現(xiàn)代化的化工、醫(yī)學(xué)、航空航天等領(lǐng)域中的應(yīng)用越來越廣泛,如血液輸送、電子設(shè)備冷卻等。然而,葉輪泵的外特性隨著葉輪尺度減小,其性能變化不再按照相似規(guī)律變化,如泵流量、效率隨尺度減小下降很快。泵這些外特性隨葉輪尺度減小變化的規(guī)律、物理機(jī)理目前還不十分清楚,對于在微尺度下葉輪幾何參數(shù),如入口角、出口角、葉輪轉(zhuǎn)速對泵性能的影響也沒有系統(tǒng)的研究報告。為此,本論文的研究目的是探尋葉輪泵的外特性隨尺度減小的變化規(guī)律及內(nèi)在物理機(jī)理,進(jìn)一步探討小尺度葉輪幾何參數(shù)對泵性能和內(nèi)部流場的影響。 本論文首先對微型泵內(nèi)的流動模型進(jìn)行了簡單的介紹,然后采用流體計算軟件FLUENT對兩個幾何相似的微型泵的內(nèi)部流場進(jìn)行了數(shù)值模擬,模擬結(jié)果和文獻(xiàn)提供的PIV實驗結(jié)果對比,證明本文采用RNG κ-ε湍流模型可以較準(zhǔn)確模擬微型葉輪泵內(nèi)流動。 本文在保持模型泵其它參數(shù)不變的情況下,改變?nèi)~片出口角、葉片入口角、葉輪轉(zhuǎn)速和直徑,采用RNG κ-ε湍流模型對微型葉輪泵進(jìn)行了穩(wěn)態(tài)數(shù)值模擬研究,以泵效率和揚(yáng)程最高為目標(biāo),優(yōu)化了微型葉輪泵葉片進(jìn)出口角兩個幾何參數(shù)。模擬結(jié)果表明：葉片出口角分別為72°、62°、52°、42°、32°、22°,入口角為85°時,泵最高效率點和最高揚(yáng)程點均對應(yīng)葉片出口角為52。。在此基礎(chǔ)上,進(jìn)一步計算發(fā)現(xiàn)其最高效率點和最高實際揚(yáng)程點均在出口角為46.8°,與理論揚(yáng)程的曲線拐點是同一個點。入口角分別為85°、75°、65°、55°、45°、35°、25°、15°,出口角為46.8°時,其揚(yáng)程隨著入口角的增大而增大。對葉輪葉片進(jìn)出口角分別是85°和46.8°的葉輪進(jìn)行了調(diào)速性能模擬,即改變?nèi)~輪轉(zhuǎn)速分別為50rad/s、100rad/s、200rad/s、300rad/s、500rad/s、600rad/s、800rad/s,研究了微型葉輪泵外特性隨著轉(zhuǎn)速的變化規(guī)律,對傳統(tǒng)離心泵的比例定律進(jìn)行了一定的修正。改變?nèi)~輪的直徑,分別為10mm、20mm、30mm、40mm、50mm,在假設(shè)流量符合相似定律的前提下找出效率的變化規(guī)律,對比了實際揚(yáng)程和理論揚(yáng)程的關(guān)系,對泵的相似定律進(jìn)行修正。
【關(guān)鍵詞】：微型泵 流動結(jié)構(gòu) 尺度效應(yīng)
【學(xué)位授予單位】：北京化工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2013
【分類號】：TH31
【目錄】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-14
• 第一章 緒論14-20
• 1.1 微型泵的研究背景和意義14-16
• 1.2 研究進(jìn)展16-17
• 1.3 主要研究內(nèi)容和目標(biāo)17-20
• 第二章 微型葉輪泵的基本理論20-26
• 2.1 微型泵內(nèi)流動模型20-23
• 2.1.1 連續(xù)介質(zhì)模型20-22
• 2.1.2 分子動力學(xué)模型22
• 2.1.3 直接模擬蒙特卡羅模型22-23
• 2.1.4 波爾茲曼模型23
• 2.2 本章小結(jié)23-26
• 第三章 數(shù)值模擬及結(jié)果驗證26-40
• 3.1 數(shù)值模擬方法26-29
• 3.1.1 計算流體力學(xué)的控制方程26-27
• 3.1.2 離散化方法27-28
• 3.1.3 湍流模式28-29
• 3.2 微型葉輪泵內(nèi)流動模擬29-31
• 3.2.1 模型泵的實體建模和網(wǎng)格劃分29-30
• 3.2.2 模型泵的內(nèi)部流場模擬30-31
• 3.3 數(shù)值模擬結(jié)果和實驗結(jié)果對比31-39
• 3.3.1 內(nèi)部流態(tài)的對比31-35
• 3.3.2 進(jìn)出口壓力的對比35-37
• 3.3.3 模擬結(jié)果驗證37-38
• 3.3.4 模擬結(jié)果分析38-39
• 3.4 本章小結(jié)39-40
• 第四章 微型葉輪泵葉輪參數(shù)對性能的影響40-60
• 4.1 RNG~(κ-ε)模型的控制方程40
• 4.2 穩(wěn)態(tài)流動時葉輪參數(shù)對微型泵外特性的影響40-60
• 4.2.1 葉片出口角對微型泵外特性的影響41-47
• 4.2.2 葉片入口角對微型泵性能的影響47-53
• 4.2.3 葉輪轉(zhuǎn)速對微型泵外特性的影響53-56
• 4.2.4 葉片直徑對微型泵外特性的影響56-60
• 第五章 結(jié)論與展望60-62
• 5.1 結(jié)論60-61
• 5.2 展望61-62
• 參考文獻(xiàn)62-66
• 致謝66-68
• 作者及導(dǎo)師簡介68-69
• 附件69-70

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本文編號：421685