本文關鍵詞：雙吸離心泵葉片數(shù)及葉輪形式對泵性能影響的研究

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【摘要】：雙吸離心泵具有單機流量大、結構簡單等特點,是泵類產(chǎn)品中應用非常廣泛的一種。國內目前生產(chǎn)的雙吸泵在實際運行時的效率較發(fā)達國家低十個百分點左右,為此,有必要對國產(chǎn)雙吸泵進行研究和技術改造,以改善其水力性能。 本文以1200S56型雙吸離心泵為研究對象,通過數(shù)值模擬該雙吸泵的內部流動,對比模擬值與試驗值,最后認定通過所做的數(shù)值計算來研究泵的性能是有可行性的。由于雙吸離心泵葉片數(shù)的恰當選擇是提高泵水力性能的重要方法,選擇建立不同葉片數(shù)的葉輪流道實體模型(原設計葉片數(shù)為6,新建葉輪葉片數(shù)為5和7),與建好的其他過流部件的模型分別組裝,利用CFD軟件進行數(shù)值模擬,最后進行分析比較。通過研究葉片數(shù)的改變對該雙吸泵性能的影響,得出的結論如下： 1.隨著葉片數(shù)的增大,雙吸離心泵的揚程也增大。雙吸離心泵在同一葉片數(shù)情況下,隨著流量的增大,揚程逐漸地減小,在大流量區(qū)的時候流量揚程曲線陡降；同時,隨著流量的增大,雙吸泵的效率逐漸變大,但在設計工況時達到最大值,然后逐漸減小。不同葉片數(shù)的效率情況也不同,6個葉片時效率要比5個和7個葉片數(shù)的要高。這是因為雙吸泵葉片數(shù)越多,會使得葉片對過流流體產(chǎn)生越強的控制力。但是葉片數(shù)如果過多,葉輪的過流面積值過小,其排擠系數(shù)過于大,也不利于提高泵的性能。 2.雙吸離心泵葉片數(shù)為6時,葉片工作面和背面的壓力分布更好,在設計工況時負壓區(qū)面積較小,沒有在進口處出現(xiàn)散亂的低壓區(qū),大流量時6葉片雙吸泵的低壓區(qū)也較小,相對其他兩種葉片數(shù)時流動情況較好。其壓出室的壓力分布更均勻,這樣對壓出室的結構受力更有利。 同時,由于葉輪形式對泵的性能也有重要的影響。本文將對交錯葉片做定常數(shù)值分析,研究葉輪形式(葉輪對稱排列和交錯排列)對雙吸離心泵的影響,研究得出： 1.隨著流量的增大,兩種葉輪形式雙吸離心泵的揚程都減小。在小流量時交錯葉輪的揚程大于葉輪對稱排列時的揚程,而在大流量時剛好相反,葉輪對稱排列的揚程要大,在設計工況下葉輪對稱排列時的揚程大于交錯排列的揚程。流量增大的同時,兩種葉輪形式雙吸泵的效率也都增大,而且效率在設計工況下達到最大值。小流量時葉輪交錯排列的雙吸泵效率均低于對稱排列的效率,大流量時相反,且在設計工況時交錯排列的效率要比對稱排列時的大。所以雙吸泵如果在設計工況或大流量工況下運行時,同時也不要求太大的揚程,則葉輪交錯排列的雙吸泵是最佳的選擇。 2.設計工況時,葉輪對稱排列和交錯排列時,葉輪的壓力分布情況基本一致。葉輪對稱分布時,低壓區(qū)較大,高壓區(qū)所占部分較��；而交錯排列葉輪的出口位置壓力相對較高,葉片進口處低壓區(qū)面積較小。而低壓區(qū)容易發(fā)生氣蝕現(xiàn)象,從這方面來講,交錯葉輪要比對稱葉輪好。交錯葉輪葉片工作面和背面的壓力分布要更好,而對稱葉輪在葉片進口處出現(xiàn)局部最小壓力且分布非常散亂,這對泵的運行極為不利,容易發(fā)生氣蝕。
【關鍵詞】：雙吸離心泵 葉片數(shù) 葉輪形式 數(shù)值模擬
【學位授予單位】：蘭州理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2014
【分類號】：TH311
【目錄】：

• 摘要7-9
• Abstract9-11
• 第1章 緒論11-15
• 1.1 課題研究背景和意義11-12
• 1.2 國內外研究現(xiàn)狀和發(fā)展12-14
• 1.2.1 雙吸泵的研究現(xiàn)狀12
• 1.2.2 葉片數(shù)和葉輪形式對雙吸離心泵的影響12-13
• 1.2.3 CFD技術發(fā)展及應用13-14
• 1.3 雙吸泵在現(xiàn)實中存在的一些問題14
• 1.4 本章小結14-15
• 第2章 數(shù)值模擬方法論述15-24
• 2.1 流動控制基本方程15-16
• 2.1.1 質量守恒方程簡介15-16
• 2.1.2 動量守恒方程簡介16
• 2.1.3 能量守恒方程簡介16
• 2.2 流動方程的離散化方法16-18
• 2.3 湍流數(shù)值模型介紹18-23
• 2.3.1 直接模擬19
• 2.3.2 大渦模擬19-20
• 2.3.3 應力模型20
• 2.3.4 渦粘模型20-23
• 2.4 本章小結23-24
• 第3章 水力模型建立及網(wǎng)格劃分24-32
• 3.1 水力模型的建立24-27
• 3.1.1 對三維軟件的介紹24
• 3.1.2 雙吸葉輪流道模型的建立24-25
• 3.1.3 雙吸離心泵吸入室模型的建立25-26
• 3.1.4 雙吸離心泵壓出室模型的建立26-27
• 3.1.5 雙吸離心泵全流道模型27
• 3.2 雙吸泵計算模型的網(wǎng)格劃分27-30
• 3.2.1 前處理軟件ICEMCFD簡介28
• 3.2.2 網(wǎng)格的類型與劃分28-30
• 3.3 邊界條件類型設定30-31
• 3.4 本章小結31-32
• 第4章 葉片數(shù)對雙吸泵性能的影響研究32-50
• 4.1 不同葉片數(shù)模型的建立及網(wǎng)格劃分32-33
• 4.2 網(wǎng)格檢查33
• 4.3 邊界條件33-34
• 4.4 收斂判別依據(jù)34
• 4.5 原設計情況雙吸泵數(shù)值模擬與試驗值的比較34-35
• 4.6 不同葉片數(shù)雙吸離心泵的數(shù)值模擬結果及分析35-48
• 4.6.1 外特性性能分析35-37
• 4.6.2 內流場性能分析37-48
• 4.7 小結48-50
• 第5章 葉輪形式對雙吸泵性能的影響研究50-60
• 5.1 交錯葉輪流道實體模型的建立50-51
• 5.2 邊界條件的設置51
• 5.3 收斂判別依據(jù)51
• 5.4 雙吸離心泵流場數(shù)值模擬結果及分析51-58
• 5.4.1 設計工況下壓力分布情況及分析52-53
• 5.4.2 不同工況下交錯葉輪壓力分布及分析53
• 5.4.3 交錯情況下蝸殼在不同工況下的壓力分布及分析53-54
• 5.4.4 交錯情況下葉輪在不同工況下速度分布情況及分析54-55
• 5.4.5 在不同工況下兩種葉輪形式雙吸泵蝸殼截面處速度分布55-56
• 5.4.6 兩種葉輪在不同工況下性能特性比較56-58
• 5.5 小結58-60
• 結論與展望60-62
• 參考文獻62-66
• 致謝66-67
• 附錄A 攻讀碩士學位期間發(fā)表的論文67

【參考文獻】

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本文編號：688800