本文關(guān)鍵詞：圓弧轉(zhuǎn)子泵的設(shè)計(jì)與數(shù)值模擬分析

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【摘要】：轉(zhuǎn)子泵是一種應(yīng)用廣泛的容積式輸送泵,目前國(guó)內(nèi)產(chǎn)品的性能與國(guó)外相比有很大差距,國(guó)內(nèi)對(duì)轉(zhuǎn)子泵的設(shè)計(jì)開發(fā)多采用仿制或類比的方法,對(duì)轉(zhuǎn)子泵的理論研究較少。本文著重在圓弧轉(zhuǎn)子泵轉(zhuǎn)子型線的參數(shù)化設(shè)計(jì),內(nèi)部流場(chǎng)流動(dòng)規(guī)律獲取以及出口流量特性分析等方面進(jìn)行了探索研究,力求得出一些有價(jià)值的流場(chǎng)信息,為后續(xù)優(yōu)化設(shè)計(jì)提供一定的理論參考。 本文主要從以下幾個(gè)方面對(duì)轉(zhuǎn)子泵進(jìn)行了分析研究。 (1)對(duì)圓弧轉(zhuǎn)子泵設(shè)計(jì)過(guò)程中一些重要參數(shù)的計(jì)算選取進(jìn)行了分析,并給出了一些參考范圍,比如型線的徑距比,轉(zhuǎn)子間的間隙,泵進(jìn)出口直徑,轉(zhuǎn)速選取等。 (2)給出圓弧轉(zhuǎn)子型線主要的葉型參數(shù)和它們之間的關(guān)系,根據(jù)轉(zhuǎn)子型線葉峰曲線與葉谷曲線形成的原理,利用幾何關(guān)系推導(dǎo)了圓弧轉(zhuǎn)子型線的理論方程和實(shí)際方程。根據(jù)實(shí)際型線方程運(yùn)用Auto-CAD內(nèi)嵌的VBA編寫相關(guān)計(jì)算和型線繪制的程序,建立三葉圓弧型線參數(shù)化設(shè)計(jì)平臺(tái),從而提高圓弧轉(zhuǎn)子型線的設(shè)計(jì)和繪制效率。 (3)為了能直觀的掌握轉(zhuǎn)子泵內(nèi)部流動(dòng)規(guī)律,本文采用FLUENT軟件,通過(guò)編寫用戶自定義函數(shù),引入動(dòng)網(wǎng)格技術(shù)對(duì)三葉圓弧轉(zhuǎn)子泵的內(nèi)流場(chǎng)進(jìn)行數(shù)值模擬分析,得到內(nèi)部流場(chǎng)壓力和速度分布規(guī)律,從中捕獲到了轉(zhuǎn)子泵內(nèi)發(fā)生的渦流,返流等重要的流動(dòng)現(xiàn)象,并對(duì)其形成機(jī)理進(jìn)行了分析,流場(chǎng)信息的獲取和對(duì)一些現(xiàn)象成因的分析能為三葉圓弧轉(zhuǎn)子泵的優(yōu)化設(shè)計(jì)提供一定的理論指導(dǎo)。 (4)預(yù)測(cè)了不同工況對(duì)出口流量特性的影響規(guī)律。通過(guò)仿真分析得出不同粘度和進(jìn)出口壓差對(duì)泵出口流量特性的影響,并分析了產(chǎn)生這種影響的原因。結(jié)果表明不同介質(zhì)粘度對(duì)轉(zhuǎn)子泵出口平均流量,脈動(dòng)系數(shù)等流量特性都有一定的影響,驗(yàn)證了轉(zhuǎn)子泵在高粘度介質(zhì)的輸送中具有良好的流量特性。進(jìn)出口壓差對(duì)轉(zhuǎn)子泵出口流量,脈動(dòng)系數(shù)等流量特性會(huì)產(chǎn)生較大的影響,這與轉(zhuǎn)子間保持有一定間隙的構(gòu)造密切相關(guān),同時(shí)驗(yàn)證了轉(zhuǎn)子泵在高壓輸送時(shí)具有一定局限性的特點(diǎn)。
【關(guān)鍵詞】：轉(zhuǎn)子泵 轉(zhuǎn)子型線 參數(shù)化設(shè)計(jì) 動(dòng)網(wǎng)格 數(shù)值模擬 UDF
【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
【分類號(hào)】：TH326
【目錄】：

• 摘要7-8
• Abstract8-10
• 插圖索引10-11
• 附表索引11-12
• 第1章 緒論12-18
• 1.1 轉(zhuǎn)子泵概述12-16
• 1.1.1 轉(zhuǎn)子泵的結(jié)構(gòu)及工作原理12-14
• 1.1.2 轉(zhuǎn)子泵的應(yīng)用及性能范圍14
• 1.1.3 轉(zhuǎn)子泵的特點(diǎn)14-15
• 1.1.4 轉(zhuǎn)子泵與其他輸送泵的比較15-16
• 1.2 轉(zhuǎn)子泵的國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀16
• 1.3 課題研究的主要內(nèi)容與意義16-18
• 第2章 圓弧轉(zhuǎn)子泵的設(shè)計(jì)分析18-25
• 2.1 圓弧轉(zhuǎn)子泵的幾何參數(shù)18-22
• 2.1.1 圓弧轉(zhuǎn)子葉型參數(shù)介紹18-19
• 2.1.2 圓弧型線徑距比K19
• 2.1.3 圓弧型線面積利用系數(shù)19-21
• 2.1.4 圓弧轉(zhuǎn)子泵進(jìn)出口的直徑21-22
• 2.2 圓弧轉(zhuǎn)子泵的排量與流量22
• 2.3 轉(zhuǎn)子間隙22-23
• 2.3.1 轉(zhuǎn)子間隙的選取22-23
• 2.3.2 通過(guò)轉(zhuǎn)子間隙的內(nèi)泄漏量分析23
• 2.4 轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速范圍23-24
• 2.5 本章小結(jié)24-25
• 第3章 圓弧轉(zhuǎn)子泵轉(zhuǎn)子型線的設(shè)計(jì)25-36
• 3.1 轉(zhuǎn)子泵轉(zhuǎn)子型線25
• 3.2 圓弧轉(zhuǎn)子輪廓型線方程25-28
• 3.2.1 理論輪廓型線方程25-27
• 3.2.2 實(shí)際輪廓型線方程27-28
• 3.3 三葉圓弧轉(zhuǎn)子型線參數(shù)化設(shè)計(jì)28-34
• 3.3.1 AutoCAD二次開發(fā)工具—VBA簡(jiǎn)介28-29
• 3.3.2 參數(shù)化設(shè)計(jì)概述29-30
• 3.3.2.1 參數(shù)化設(shè)計(jì)29
• 3.3.2.2 參數(shù)化繪圖的實(shí)現(xiàn)方法29-30
• 3.3.3 基于VBA轉(zhuǎn)子型線參數(shù)化設(shè)計(jì)的基本思路30
• 3.3.4 轉(zhuǎn)子型線參數(shù)化設(shè)計(jì)的基本步驟30
• 3.3.5 用戶窗體界面設(shè)計(jì)30-31
• 3.3.6 三葉圓弧轉(zhuǎn)子型線VBA程序31-33
• 3.3.7 圓弧型線參數(shù)化設(shè)計(jì)程序的運(yùn)行33-34
• 3.4 本章小結(jié)34-36
• 第4章 三葉圓弧轉(zhuǎn)子泵內(nèi)流場(chǎng)數(shù)值模擬36-49
• 4.1 計(jì)算流體力學(xué)概述36-38
• 4.1.1 計(jì)算流體力學(xué)介紹36
• 4.1.2 CFD求解過(guò)程36-38
• 4.2 計(jì)算流體力學(xué)控制方程38-40
• 4.2.1 質(zhì)量守恒方程38-39
• 4.2.2 動(dòng)量守恒方程39
• 4.2.3 能量守恒方程39-40
• 4.3 三葉圓弧轉(zhuǎn)子泵內(nèi)流場(chǎng)數(shù)值模擬過(guò)程40-47
• 4.3.1 圓弧轉(zhuǎn)子泵流道模型40
• 4.3.2 圓弧轉(zhuǎn)子泵流道網(wǎng)格模型40-41
• 4.3.3 湍流模型的選擇41-43
• 4.3.4 速度—壓力耦合的選擇43-44
• 4.3.5 FLUENT動(dòng)網(wǎng)格設(shè)置44-46
• 4.3.6 求解器和邊界條件設(shè)置46
• 4.3.7 圓弧轉(zhuǎn)子泵數(shù)值模擬計(jì)算過(guò)程46-47
• 4.4 本章小結(jié)47-49
• 第5章 三葉圓弧轉(zhuǎn)子泵瞬態(tài)流場(chǎng)分析49-60
• 5.1 三葉圓弧轉(zhuǎn)子泵內(nèi)部流場(chǎng)可視化分析49-54
• 5.1.1 對(duì)稱面壓力分布分析49-50
• 5.1.2 對(duì)稱面速度矢量圖分析50-53
• 5.1.3 出口流量特性分析53-54
• 5.2 進(jìn)出口壓差對(duì)泵出口流量特性的影響54-56
• 5.3 介質(zhì)粘度對(duì)出口流量特性的影響56-58
• 5.4 本章小結(jié)58-60
• 結(jié)論與展望60-62
• 參考文獻(xiàn)62-66
• 致謝66-67
• 附錄A 攻讀學(xué)位期間所發(fā)表的學(xué)術(shù)論文目錄67

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：980711