本文關(guān)鍵詞：導(dǎo)葉式混流泵壓力脈動(dòng)特性研究，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：混流泵的結(jié)構(gòu)和性能介于傳統(tǒng)的離心泵和軸流泵之間,目前被廣泛應(yīng)用于國(guó)民經(jīng)濟(jì)的很多領(lǐng)域�；炝鞅迷趯�(shí)際運(yùn)行當(dāng)中,由于葉輪與導(dǎo)葉的動(dòng)靜干涉作用而引起的壓力脈動(dòng),是導(dǎo)致混流泵機(jī)組的不穩(wěn)定運(yùn)行以及結(jié)構(gòu)振動(dòng)加劇的主要水力因素之一,同時(shí)還有可能引發(fā)進(jìn)一步的局部空化,甚至有可能誘發(fā)共振,嚴(yán)重威脅著混流泵的高效穩(wěn)定運(yùn)行。 本課題針對(duì)型號(hào)為250HW-32,比轉(zhuǎn)速ns為500的導(dǎo)葉式混流泵,在進(jìn)行了網(wǎng)格無(wú)關(guān)性以及時(shí)間步長(zhǎng)無(wú)關(guān)性驗(yàn)證的基礎(chǔ)上,開(kāi)展了以下幾個(gè)方面的工作： 1)基于三種不同湍流模型(standard k-ε、RNG k-ε和SST k-ω模型)以及采用多參考系模型(MRF)進(jìn)行定常數(shù)值計(jì)算,并進(jìn)行了混流泵外特性預(yù)測(cè)和內(nèi)部流場(chǎng)分析； 2)基于RNG k-ε模型、滑移網(wǎng)格技術(shù)(moving mesh)進(jìn)行了非定常數(shù)值計(jì)算,并將非定常和定常計(jì)算的混流泵外特性進(jìn)行對(duì)比分析； 3)通過(guò)在導(dǎo)葉式混流泵流場(chǎng)中沿三個(gè)方向布置壓力脈動(dòng)監(jiān)測(cè)點(diǎn)的方式,分別針對(duì)不同監(jiān)測(cè)點(diǎn)位置(進(jìn)水管、過(guò)渡流道、空間導(dǎo)葉以及出水管)和運(yùn)行工況,開(kāi)展非定常壓力脈動(dòng)特性研究,并進(jìn)行了相應(yīng)的時(shí)域、頻域以及流場(chǎng)分布情況的對(duì)比分析； 4)分別針對(duì)不同葉輪葉片數(shù)、葉輪與導(dǎo)葉之間的間隙以及導(dǎo)葉葉片數(shù)建立三維導(dǎo)葉式混流泵計(jì)算模型,采用在流場(chǎng)中布置壓力脈動(dòng)監(jiān)測(cè)點(diǎn)的方式,進(jìn)行了非定常數(shù)值計(jì)算,并對(duì)流場(chǎng)中各監(jiān)測(cè)點(diǎn)的壓力脈動(dòng)值進(jìn)行了時(shí)域和頻域分析； 通過(guò)研究及對(duì)數(shù)據(jù)的分析得出以下主要結(jié)論： 1)就外特性而言,當(dāng)流量系數(shù)Ψ取值在0.6～0.75范圍內(nèi)時(shí),RNG k-ε和SST k-ω模型準(zhǔn)確的反應(yīng)出了混流泵流量-揚(yáng)程曲線的正斜率特性,更加適合于該混流泵的外特性預(yù)測(cè)。就內(nèi)部流場(chǎng)而言,在設(shè)計(jì)工況附近,3種湍流模型計(jì)算的葉片表面靜壓的分布情況和變化趨勢(shì)較為接近,均能滿足混流泵數(shù)值模擬要求；在非設(shè)計(jì)工況下,SST k-ω模型表現(xiàn)出較好的適用性和計(jì)算的可靠性。 2)就定常與非定常數(shù)值計(jì)算比較而言,兩者所得的混流泵外特性相對(duì)誤差較小,因此,針對(duì)壓力脈動(dòng)特性的研究采用非定常計(jì)算的方法,同時(shí)可以采用定常計(jì)算的方法進(jìn)行外特性預(yù)測(cè)。 3)從泵的進(jìn)口到出口：壓力脈動(dòng)的主頻始終為葉頻,并逐漸出現(xiàn)了部分高頻和低頻脈動(dòng)成分；壓力脈動(dòng)的幅值先增大后減小,在過(guò)渡流道內(nèi)達(dá)到最大；壓力脈動(dòng)的波形和流場(chǎng)分布沿著圓周方向存在較好的周期性；時(shí)域、頻域分析結(jié)果與流場(chǎng)分布情況之間存在一致性,壓力脈動(dòng)的產(chǎn)生正是由于流場(chǎng)中高壓區(qū)與低壓區(qū)的交替出現(xiàn),葉片進(jìn)口邊、出口邊掠過(guò)的區(qū)域及葉片進(jìn)口邊的前延部分、葉片出口邊的尾跡部分壓力脈動(dòng)的幅值較大；進(jìn)水管內(nèi)壓力脈動(dòng)的波形較為穩(wěn)定且幅值衰減較快,其幅值隨著半徑的增加而逐漸增大；過(guò)渡流道內(nèi)開(kāi)始出現(xiàn)了較為明顯的二次波峰和波谷現(xiàn)象；空間導(dǎo)葉及出水管內(nèi)壓力脈動(dòng)波充分混摻且幅值衰減較慢,二次波峰和波谷現(xiàn)象減弱； 4)不論運(yùn)行工況如何變化,壓力脈動(dòng)的主頻始終為葉頻；進(jìn)水管內(nèi)壓力脈動(dòng)的幅值隨著流量的增加而減�。贿^(guò)渡流道、空間導(dǎo)葉以及出水管中出現(xiàn)了葉頻、軸頻和高頻三種壓力脈動(dòng)成分,隨著運(yùn)行工況的不同,上述三個(gè)區(qū)域內(nèi)三種頻率成分的脈動(dòng)幅值變化不盡相同； 5)隨著葉輪葉片數(shù)從3枚增加到5枚,混流泵揚(yáng)程逐漸增大,最優(yōu)工況和大流量工況下效率隨葉片數(shù)的增多而升高,小流量工況下,葉輪葉片數(shù)為4枚時(shí)效率較高；葉輪與導(dǎo)葉之間的間隙對(duì)混流泵的揚(yáng)程影響不大,但是為保證較高的效率需要選取適中的間隙(d=0.45b2)；設(shè)計(jì)工況下,導(dǎo)葉葉片數(shù)對(duì)混流泵揚(yáng)程和效率影響不大,大流量工況下,揚(yáng)程和效率隨著導(dǎo)葉葉片數(shù)的增加逐漸降低,小流量工況下,隨著導(dǎo)葉葉片數(shù)的增加,混流泵揚(yáng)程逐漸降低,而效率先增加后減小。 6)隨著葉輪葉片數(shù)的增加,葉輪進(jìn)口處和出口處壓力脈動(dòng)的主頻始終為葉頻,其幅值逐漸減小,而次頻幅值變化規(guī)律不同；隨著葉輪與導(dǎo)葉之間間隙的增加,過(guò)渡流道內(nèi)壓力脈動(dòng)波形差別不大,幅值先增大后減小。隨著導(dǎo)葉葉片數(shù)的增多,導(dǎo)葉進(jìn)口處壓力脈動(dòng)的頻率不變,幅值先逐步增加后急劇減小。
【關(guān)鍵詞】：混流泵 數(shù)值計(jì)算 非定常 湍流模型 壓力脈動(dòng) 空間導(dǎo)葉 葉片數(shù) 頻譜分析
【學(xué)位授予單位】：蘭州理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類(lèi)號(hào)】：TH313
【目錄】：

• 摘要8-10
• Abstract10-13
• 第1章 緒論13-19
• 1.1 研究的背景及意義13
• 1.2 混流泵的結(jié)構(gòu)與特點(diǎn)13-15
• 1.3 混流泵的研究現(xiàn)狀15-17
• 1.4 壓力脈動(dòng)的研究現(xiàn)狀17-18
• 1.5 主要研究?jī)?nèi)容18
• 1.6 創(chuàng)新點(diǎn)18-19
• 第2章 泵內(nèi)流動(dòng)數(shù)值計(jì)算方法及壓力脈動(dòng)的相關(guān)理論19-39
• 2.1 導(dǎo)葉式混流泵的三維建模19-21
• 2.2 數(shù)值計(jì)算方法概述21-30
• 2.2.1 流動(dòng)控制方程22-24
• 2.2.2 旋轉(zhuǎn)區(qū)域中流動(dòng)問(wèn)題的建模24-25
• 2.2.3 湍流模型25-27
• 2.2.4 邊界條件27-29
• 2.2.5 求解控制29
• 2.2.6 收斂精度的選擇29
• 2.2.7 混流泵性能參數(shù)的計(jì)算方法29-30
• 2.3 導(dǎo)葉式混流泵網(wǎng)格劃分30-32
• 2.3.1 計(jì)算域網(wǎng)格劃分30-31
• 2.3.2 網(wǎng)格無(wú)關(guān)性31-32
• 2.4 混流泵壓力脈動(dòng)的分類(lèi)32-33
• 2.5 混流泵壓力脈動(dòng)的產(chǎn)生33-36
• 2.5.1 湍流壓力脈動(dòng)33-34
• 2.5.2 葉頻壓力脈動(dòng)34-36
• 2.6 壓力脈動(dòng)的分析方法36-37
• 2.6.1 時(shí)域法36-37
• 2.6.2 頻域法37
• 2.7 本章小結(jié)37-39
• 第3章 導(dǎo)葉式混流泵內(nèi)外特性分析39-51
• 3.1 混流泵模型參數(shù)39-40
• 3.2 混流泵外特性分析40-43
• 3.2.1 基于不同湍流模型的混流泵外特性40-42
• 3.2.2 定常與非定常計(jì)算混流泵外特性對(duì)比42-43
• 3.3 混流泵內(nèi)部流場(chǎng)分析43-50
• 3.3.1 基于不同湍流模型的靜壓分布43-45
• 3.3.2 混流泵全流道內(nèi)部流場(chǎng)分布45-50
• 3.4 本章小結(jié)50-51
• 第4章 導(dǎo)葉式混流泵典型區(qū)域壓力脈動(dòng)特性研究51-70
• 4.1 壓力脈動(dòng)采樣頻率的確定51-53
• 4.2 壓力脈動(dòng)監(jiān)測(cè)點(diǎn)位置的選取53-55
• 4.3 進(jìn)水管壓力脈動(dòng)分析55-59
• 4.3.1 沿直徑方向55-56
• 4.3.2 沿圓周方向56-59
• 4.4 過(guò)渡流道壓力脈動(dòng)分析59-62
• 4.4.1 沿直徑方向59-60
• 4.3.2 沿圓周方向60-62
• 4.5 空間導(dǎo)葉及出水管壓力脈動(dòng)分析62-65
• 4.6 全流域壓力脈動(dòng)對(duì)比分析65-66
• 4.7 運(yùn)行工況對(duì)壓力脈動(dòng)的影響66-69
• 4.7.1 時(shí)域分析66-67
• 4.7.2 頻域分析67-69
• 4.8 本章小結(jié)69-70
• 第5章 導(dǎo)葉式混流泵幾何參數(shù)對(duì)壓力脈動(dòng)的影響70-80
• 5.1 數(shù)值模型及網(wǎng)格劃分70-72
• 5.2 葉輪葉片數(shù)對(duì)壓力脈動(dòng)的影響72-75
• 5.2.1 外特性分析72
• 5.2.2 時(shí)域分析72-73
• 5.2.3 頻域分析73-75
• 5.3 葉輪與導(dǎo)葉體之間的間隙對(duì)壓力脈動(dòng)的影響75-77
• 5.3.1 外特性分析75
• 5.3.2 時(shí)域分析75-76
• 5.3.3 頻域分析76-77
• 5.4 導(dǎo)葉葉片數(shù)壓力脈動(dòng)的影響77-79
• 5.4.1 外特性分析77
• 5.4.2 時(shí)域分析77-78
• 5.4.3 頻域分析78-79
• 5.5 本章小結(jié)79-80
• 結(jié)論與展望80-82
• 1、結(jié)論80-81
• 2、展望81-82
• 參考文獻(xiàn)82-86
• 致謝86-87
• 附錄A 攻讀學(xué)位期間所發(fā)表的學(xué)術(shù)論文目錄87

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：438293