【摘要】：潛水貫流泵是將潛水電機(jī)和貫流泵技術(shù)相結(jié)合的一種新型泵,具有低揚(yáng)程、大流量的特點(diǎn),其結(jié)構(gòu)緊湊,流道總水力損失較小,近幾年潛水貫流泵在農(nóng)田灌溉、給排水調(diào)水和市政工程等方面得到了廣泛的應(yīng)用。由于最近降水的不均勻,對(duì)潛水貫流泵的安全可靠性產(chǎn)生了極大的考驗(yàn),因此對(duì)高比轉(zhuǎn)速潛水貫流泵水力性能的深入研究,探討潛水貫流泵穩(wěn)定運(yùn)行范圍,提高過(guò)流部件的可替換性,提高其水力效率,具有重要現(xiàn)實(shí)意義。本文的主要研究工作及成果如下:1.簡(jiǎn)要闡述了貫流泵葉輪流線法設(shè)計(jì)步驟,三維建模,并對(duì)n_s=1000模型計(jì)算域進(jìn)行了網(wǎng)格劃分以及網(wǎng)格無(wú)關(guān)性驗(yàn)證,基于N-S基本控制方程和標(biāo)準(zhǔn)k-ε湍流模型進(jìn)行三維定常數(shù)值計(jì)算,并分析外特性規(guī)律和內(nèi)流場(chǎng)流動(dòng)特性。2.設(shè)計(jì)了外特性試驗(yàn)方案,購(gòu)買試驗(yàn)器材,搭建試驗(yàn)臺(tái),開展了外特性試驗(yàn),統(tǒng)計(jì)貫流泵的外特性試驗(yàn)數(shù)據(jù)。該數(shù)據(jù)與數(shù)值計(jì)算結(jié)果進(jìn)行對(duì)比分析,兩者吻合度較高,表明CFD數(shù)值模擬計(jì)算具有準(zhǔn)確性和可參考性。3.通過(guò)解決原始模型實(shí)際揚(yáng)程偏低的問(wèn)題,提出了圓周分速度修正系數(shù),進(jìn)而實(shí)現(xiàn)模型的優(yōu)化設(shè)計(jì)。針對(duì)n_s=1000的貫流泵,最佳圓周分速度修正系數(shù)以1.4為基準(zhǔn),同時(shí)采用變環(huán)量設(shè)計(jì),減小輪轂處的環(huán)量,增大輪緣處的環(huán)量。4.設(shè)計(jì)5種輪轂比方案,分別計(jì)算出不同輪轂比下葉輪主要的設(shè)計(jì)參數(shù)。對(duì)5種輪轂比3種流量工況下的n_s=1000潛水貫流泵模型進(jìn)行數(shù)值計(jì)算,分析外特性結(jié)果,并研究了設(shè)計(jì)工況下的內(nèi)流場(chǎng)規(guī)律,確定n_s=1000貫流泵的適當(dāng)輪轂比為0.4和0.38。5.對(duì)n_s=1250和n_s=1600貫流泵選取最佳圓周分速度修正系數(shù)分別以1.4和1.3為基準(zhǔn),計(jì)算葉輪主要的設(shè)計(jì)參數(shù)并數(shù)值模擬分析,確定n_s=1250模型的適當(dāng)輪轂比為0.36和0.38;確定n_s=1600模型的適當(dāng)輪轂比為0.36。6.統(tǒng)計(jì)分析了n_s=1000、1250和1600三種高比轉(zhuǎn)速潛水貫流泵水力性能,發(fā)現(xiàn):輪轂比大,高效區(qū)間較窄,高效區(qū)范圍向小流量區(qū)偏移;輪轂比越大,揚(yáng)程性能曲線斜率越大,而設(shè)計(jì)工況下,5組輪轂比揚(yáng)程性能曲線基本重合,效率點(diǎn)相差不大。減小貫流泵的輪轂比,可以增大過(guò)流面積,從而提高了貫流泵運(yùn)行效率,但當(dāng)輪轂比過(guò)分減小時(shí),會(huì)增大葉片的扭曲度,造成葉輪內(nèi)液體流動(dòng)紊亂,導(dǎo)致貫流泵效率下降。
【學(xué)位授予單位】：合肥工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：TV136.2
【圖文】：

葉輪及導(dǎo)葉課題主要研究方向及內(nèi)容CFD 數(shù)值模擬 實(shí)驗(yàn)研究對(duì)比分析流線法設(shè)計(jì)三維造型及網(wǎng)格劃分外特性試驗(yàn)?zāi)Ｐ蛢?yōu)化設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)參數(shù)ns=1000 模型不同輪轂比的水力性能分析ns=1250,1600 模型不同輪轂比的水力性能分析1. 葉輪及導(dǎo)葉均采用流線法設(shè)計(jì)，建立 CFD 的三維水域模型并流場(chǎng)分析，

STAR-CCM+是新型 CFD 流體仿真軟件平臺(tái)。把先進(jìn)的連續(xù)流體力學(xué)算法與代軟件工程技術(shù)特色相結(jié)合，擁有高度的可靠性和出色的性能，已經(jīng)成為現(xiàn)代體力學(xué)分析強(qiáng)有力的工具。STAR-CCM+被廣泛應(yīng)用于旋轉(zhuǎn)機(jī)械設(shè)計(jì)和性能預(yù)測(cè)的各個(gè)方面，可靠性強(qiáng)、計(jì)周期短、費(fèi)用低。相比較其它流體仿真軟件，該軟件前處理簡(jiǎn)單快捷，參數(shù)置界面簡(jiǎn)潔，計(jì)算速度快，精度較高，工程應(yīng)用范圍較大[55]。在一體化工作面中可以輕松實(shí)現(xiàn)模型導(dǎo)入、網(wǎng)格劃分（面網(wǎng)格和體網(wǎng)格）、模型參數(shù)設(shè)定、值計(jì)算求解以及后處理分析等過(guò)程，十分簡(jiǎn)單方便高效[56]。工作界面簡(jiǎn)潔清，能夠更好地滿足用戶的操作需求。 網(wǎng)格劃分.1 網(wǎng)格類型網(wǎng)格劃分是 STAR-CCM+模擬計(jì)算中重要的過(guò)程。網(wǎng)格質(zhì)量的好壞決定著數(shù)模擬結(jié)果的準(zhǔn)確程度，選取合適的網(wǎng)格類型至關(guān)重要。目前，網(wǎng)格類型主要有面體網(wǎng)格、六面體網(wǎng)格以及四面體網(wǎng)格，如圖 2.2 所示：

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本文編號(hào)：2740763