本文關鍵詞：旋噴泵流場分析及轉子腔結構優(yōu)化設計

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【摘要】：本課題所研究的旋噴泵在結構性能及使用功能上同傳統(tǒng)的泵有較大區(qū)別,結構上旋噴泵主要是有轉子腔、集流管、葉輪三部分組成,旋噴泵是一種小流量、高揚程泵,其比轉速小,約為5-30,相比其它傳統(tǒng)離心泵,在同比轉速下其效率要高10%～20%,在實際工業(yè)用途上,主要是利用其高壓、小流量的特性進行噴射清理。我國對旋噴泵的研究相對較晚,研究內(nèi)容相對較少,近幾年我院楊軍虎老師等人對旋噴泵的葉輪、集流管及內(nèi)部流場進行分析研究,彌補了國內(nèi)對這一塊的認識空白,但是轉子腔結構,很少有人研究,轉子腔作為旋噴泵的主要部件之一,雖然它對泵體性能的影響不如集流管和葉輪對泵體性能影響大,但是轉子腔是構成整個泵體的主要結構,對它進行分析、研究還是很有必要的。因此,對轉子腔內(nèi)部結構優(yōu)化研究還是很有學術價值及實際使用價值的。 本課題使用CFD計算流體動力學軟件FLUENT進行模擬計算,使用SIMPLE算法及標準k－ε方程模型,用PRO/E對泵體進行三維模型構造,用GAMBIT進行網(wǎng)格處理。對旋噴泵內(nèi)部流場進行數(shù)值模擬,設計不同的轉子腔結構進行模擬分析比較,得到如下結論： (1)對旋噴泵流場進行模擬計算,設計優(yōu)化轉子腔外壁結構,在轉子腔外壁增加槽,對不同數(shù)量槽的泵體進行流場模擬計算,通過分析比較不同結構內(nèi)部流場的速度、壓力及湍動能,得出轉子腔結構外壁形狀結構對水力性能的積極影響。 (2)優(yōu)化設計轉子腔外壁結構,在壁面增加凸棱,模擬分析該結構類型與原結構類型對泵體性能的影響。增加凸棱,可以減小流體在轉子腔中的停留面積,減小磨損,理論上,該結構對泵體性能會有較好的作用。 (3)減小轉子腔結構的寬度,同樣減小流體在轉子腔中的停留面積,通過模擬分析比較,觀察其對泵體性能的影響。
【關鍵詞】：旋噴泵 CFD 轉子腔 結構優(yōu)化
【學位授予單位】：蘭州理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2013
【分類號】：TH38
【目錄】：

• 摘要7-8
• Abstract8-9
• 第1章 緒論9-14
• 1.1 引言9
• 1.2 旋轉噴射泵的使用領域9-10
• 1.3 旋轉噴射泵在國內(nèi)國外的發(fā)展情況10-11
• 1.3.1 旋噴泵在國外的發(fā)展10-11
• 1.3.2 旋噴泵在國內(nèi)的發(fā)展狀況11
• 1.4 國內(nèi)葉輪發(fā)展的狀況11-12
• 1.5 國內(nèi)轉子腔和集流管發(fā)展狀況12-13
• 1.6 本課題要做的工作13-14
• 第2章 旋噴泵的原理和設計14-21
• 2.1 旋噴泵的工作原理、設計方法及實際應用14-16
• 2.1.1 工作原理介紹14-15
• 2.1.2 旋轉噴射泵主要特點介紹15-16
• 2.2 旋噴泵集流管的設計理論介紹16-21
• 2.2.1 集流管進口直徑的設計17-18
• 2.2.2 集流管出口直徑及擴散段長度的設計計算18
• 2.2.3 集流管擴散角的設計計算18-21
• 第3章 CFD模擬計算方法論述21-40
• 3.1 流體流動方程和流動模型介紹21-24
• 3.1.1 基本方程的介紹22-23
• 3.1.2 湍流模型的介紹23-24
• 3.2 雙方程k－ε湍流模型介紹24-28
• 3.2.1 標準k－ε模型介紹24-25
• 3.2.2 RNGk－ε模型的介紹25-26
• 3.2.3 Realizablek－ε模型介紹26-27
• 3.2.4 使用k－ε模型解決近壁區(qū)計算問題介紹27-28
• 3.3 貼體坐標變換介紹28-32
• 3.3.1 貼體坐標系的認識28-30
• 3.3.2 控制方程變換介紹30-32
• 3.4 方程離散化介紹32-33
• 3.5 代數(shù)方程求解介紹33-34
• 3.6 SIMPLE算法介紹34-37
• 3.7 壓力修正算法介紹37-40
• 第4章 旋噴泵流場數(shù)值模擬介紹40-54
• 4.1 實體模型建立和網(wǎng)格劃分40-42
• 4.1.1 計算區(qū)域和計算方案的確定40
• 4.1.2 設計選用的模型40-42
• 4.2 旋噴泵模型生成網(wǎng)格介紹42-44
• 4.3 流場計算介紹44-48
• 4.3.1 導入網(wǎng)格并檢查44-45
• 4.3.2 求解器的選擇和模型的設置45-46
• 4.3.3 邊界條件的定義46-47
• 4.3.4 檢測器的設置與計算的開始47-48
• 4.4 模擬計算結果分析48-54
• 4.4.1 數(shù)值模擬結果與分析48
• 4.4.2 湍動能、速度及壓力分布48-54
• 第五章 轉子腔的主要分析研究54-67
• 5.1 轉子腔外壁內(nèi)表面加槽模型的設計54-58
• 5.1.1 加槽的模型設計54-55
• 5.1.2 流場內(nèi)部數(shù)值模擬及分析比較55-58
• 5.1.3 小結58
• 5.2 轉子腔邊緣加凸槽模型的模擬分析58-61
• 5.2.1 加凸槽的模型設計58-59
• 5.2.2 轉子腔外緣加凸槽模型的模擬計算59-60
• 5.2.3 小結60-61
• 5.3 轉子腔減小寬度模型的模擬分析61-63
• 5.3.1 轉子腔外軸向長度減小的模型的模擬計算61-62
• 5.3.2 小結62-63
• 5.4 綜合因素結構優(yōu)化模型63-65
• 5.4.1 綜合因素結構優(yōu)化模型設計63
• 5.4.2 模型數(shù)值分析及對比63-64
• 5.4.3 小結64-65
• 5.5 集流管第一喉部截面變化分析65-67
• 結論67-70
• 參考文獻70-73
• 致謝73-74
• 附錄A 攻讀學位期間所發(fā)表的學術論文目錄74

【參考文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

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10 劉宜;宋懷德;陳建新;李永樂;;旋噴泵集流管進口形狀對水力性能的影響[J];排灌機械;2009年06期

中國碩士學位論文全文數(shù)據(jù)庫 前2條

1 王曉東;旋噴泵集流管設計及其與轉子腔內(nèi)部流動模擬[D];清華大學;2002年

2 宋懷德;旋噴泵內(nèi)部流場數(shù)值分析及其集流管的設計[D];蘭州理工大學;2010年

本文編號：593544