本文關(guān)鍵詞：新型礦用排水泵迷宮密封結(jié)構(gòu)優(yōu)化研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：迷宮密封是用迷宮式曲折通道阻制流體泄漏的動(dòng)密封,對(duì)其研究方向的不斷擴(kuò)展和研究內(nèi)容的不斷深入促使迷宮密封的技術(shù)越來越成熟,在各類透平機(jī)械中得到廣泛的應(yīng)用。本文在查閱大量國內(nèi)外相關(guān)文獻(xiàn)的基礎(chǔ)上,介紹了迷宮密封的基本工作原理和影響泄漏量的各因素的研究現(xiàn)狀,指出各種研究迷宮密封泄漏量的黑箱方法雖然頗有成效,但只有深入分析流體在迷宮流場(chǎng)中的流動(dòng)本質(zhì)才是減少迷宮泄漏量的根本出發(fā)點(diǎn)。鑒于電子計(jì)算機(jī)技術(shù)的迅猛發(fā)展,借助CFD (Computational Fluid Dynamics)軟件對(duì)迷宮密封內(nèi)部流場(chǎng)進(jìn)行計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)分析不僅可以克服試驗(yàn)研究和熱力學(xué)分析的缺陷,而且可以降低研發(fā)成本,縮減產(chǎn)品開發(fā)周期,因此本文運(yùn)用計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)分析方法對(duì)新型礦用排水泵的迷宮密封進(jìn)行以下研究： 1.簡述計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)的基本原理及其對(duì)應(yīng)CFD軟件中的各個(gè)設(shè)置原則,結(jié)合多級(jí)排水泵的實(shí)驗(yàn)分析結(jié)果,將原本光滑的入口段口環(huán)內(nèi)壁面改為迷宮密封,應(yīng)用Pro/Engineer構(gòu)建其內(nèi)部流場(chǎng)區(qū)域模型,并詳述在HyperMesh中采用邊界層網(wǎng)格對(duì)模型進(jìn)行了網(wǎng)格劃分的過程。 2.通過ANSYS FLUENT進(jìn)行數(shù)值仿真計(jì)算,獲取離心泵迷宮密封內(nèi)部流動(dòng)特征,清晰呈現(xiàn)迷宮間隙和空腔處能量轉(zhuǎn)換和消耗過程,運(yùn)用仿真結(jié)果分析結(jié)構(gòu)尺寸與形狀對(duì)迷宮泄漏量的影響,總結(jié)出有利于提升密封性能的各結(jié)構(gòu)變化趨勢(shì)。 3.將仿真計(jì)算的結(jié)果與相應(yīng)的三維模型分析結(jié)果進(jìn)行比較,通過對(duì)比驗(yàn)證二維模型的優(yōu)化方案,并在此基礎(chǔ)上計(jì)算軸徑混合迷宮的泄漏量,進(jìn)一步剖析復(fù)雜迷宮密封的內(nèi)部流動(dòng)情況,找到適用于多級(jí)離心泵的迷宮密封結(jié)構(gòu)。 通過應(yīng)用CFD軟件對(duì)離心泵迷宮內(nèi)部流場(chǎng)進(jìn)行模擬仿真計(jì)算,深入了解迷宮密封內(nèi)部流場(chǎng)區(qū)域的能量轉(zhuǎn)換過程,得出其最佳密封結(jié)構(gòu),在理論及工程應(yīng)用上有著重要的意義,也為新型礦用排水泵迷宮密封的優(yōu)化設(shè)計(jì)提供參考。
【關(guān)鍵詞】：迷宮密封 CFD 數(shù)值模擬 湍動(dòng)能
【學(xué)位授予單位】：大連交通大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號(hào)】：TH136;TH38
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第一章 緒論10-16
• 1.1 課題背景及研究意義10
• 1.2 迷宮密封概述10-11
• 1.3 迷宮密封工作機(jī)理11
• 1.3.1 水力摩阻效應(yīng)11
• 1.3.2 流束收縮效應(yīng)11
• 1.3.3 越載效應(yīng)(透氣效應(yīng)、直通效應(yīng))11
• 1.4 迷宮密封類型11-12
• 1.5 泄漏量的計(jì)算方法12-13
• 1.6 密封性能影響因素的研究現(xiàn)狀13-14
• 1.7 研究流程14-15
• 本章小結(jié)15-16
• 第二章 計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)基本理論16-29
• 2.1 計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)概述16
• 2.2 流體動(dòng)力學(xué)控制方程16-18
• 2.2.1 質(zhì)量守恒方程16
• 2.2.2 動(dòng)量守恒方程16-17
• 2.2.3 能量守恒方程17
• 2.2.4 控制方程的通用形式17-18
• 2.3 湍流模型18-23
• 2.3.1 湍流基本方程18-20
• 2.3.2 Reynolds平均法20-21
• 2.3.3 標(biāo)準(zhǔn)k-ε兩方程模型21-23
• 2.3.4 壁面函數(shù)法23
• 2.4 離散化23-25
• 2.4.1 離散化方法24
• 2.4.2 常用離散格式24-25
• 2.5 流場(chǎng)數(shù)值計(jì)算方法25-28
• 本章小結(jié)28-29
• 第三章 離心泵迷宮密封內(nèi)部流場(chǎng)數(shù)值模擬29-38
• 3.1 初步建模29-31
• 3.2 網(wǎng)格劃分31-33
• 3.2.1 二維自動(dòng)網(wǎng)格生成31-32
• 3.2.2 邊界層劃分32-33
• 3.3 模擬分析參數(shù)設(shè)置33-36
• 3.3.1 求解器及運(yùn)行環(huán)境的選擇33
• 3.3.2 計(jì)算模型的選擇33-34
• 3.3.3 邊界條件的選擇34-35
• 3.3.4 控制求解參數(shù)的調(diào)試35-36
• 3.3.5 初始化流場(chǎng)36
• 3.4 收斂監(jiān)測(cè)36-37
• 本章小結(jié)37-38
• 第四章 矩型齒迷宮密封38-53
• 4.1 齒尖部尺寸對(duì)泄漏量的影響38-44
• 4.1.1 間隙寬度38-41
• 4.1.2 齒寬41-43
• 4.1.3 齒尖磨損43-44
• 4.2 空腔部尺寸對(duì)泄漏量的影響44-49
• 4.2.1 空腔寬度44-45
• 4.2.2 空腔個(gè)數(shù)/齒數(shù)45-47
• 4.2.3 空腔高度/齒高47-49
• 4.3 錯(cuò)列式迷宮密封49-52
• 本章小結(jié)52-53
• 第五章 異型齒迷宮密封53-69
• 5.1 空腔部形狀對(duì)泄漏量的影響53-62
• 5.1.1 單邊梯形齒53-54
• 5.1.2 斜齒54-56
• 5.1.3 弧線型空腔56-61
• 5.1.4 圓角空腔61-62
• 5.2 齒尖部形狀對(duì)泄漏量的影響62-68
• 5.2.1 斜齒尖62-64
• 5.2.2 弧線齒尖64-68
• 本章小結(jié)68-69
• 第六章 離心泵口環(huán)密封結(jié)構(gòu)優(yōu)選及驗(yàn)證69-76
• 6.1 入口段口環(huán)密封結(jié)構(gòu)優(yōu)選69-70
• 6.2 建模與網(wǎng)格劃分70-72
• 6.3 模擬仿真計(jì)算與結(jié)果分析72-75
• 6.3.1 對(duì)比離心泵二維模型計(jì)算結(jié)果72-73
• 6.3.2 軸徑混合迷宮73-75
• 本章小結(jié)75-76
• 結(jié)論與展望76-78
• 參考文獻(xiàn)78-80
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文80-81
• 致謝81

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