本文關(guān)鍵詞：后導(dǎo)葉可調(diào)貫流泵內(nèi)流數(shù)值分析與性能預(yù)測(cè)，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：貫流泵廣泛應(yīng)用于大流量低揚(yáng)程泵站,因其優(yōu)越的過流能力大、效率高等優(yōu)點(diǎn),在南水北調(diào)東線工程中,就有五座新建泵站采用了貫流泵裝置結(jié)構(gòu)型式。進(jìn)一步提高貫流泵效率,改善非設(shè)計(jì)工況下的水力性能已成為眾多專家學(xué)者的研究重心。導(dǎo)葉是貫流泵的核心部件,其主要作用是擴(kuò)散水流,降低流速,回收能量。由于常規(guī)導(dǎo)葉片是固定不變的,在非設(shè)計(jì)工況下運(yùn)行時(shí),導(dǎo)葉回收環(huán)量效果較差,進(jìn)而增加水力損失,降低貫流泵效率。因此,開展后導(dǎo)葉可調(diào)貫流泵內(nèi)流分析和性能預(yù)測(cè)的研究,對(duì)于減少能源消耗、提高貫流泵效率、推動(dòng)泵站科技創(chuàng)新和技術(shù)進(jìn)步有十分重要的理論指導(dǎo)意義和工程應(yīng)用價(jià)值。本文運(yùn)用ANSYS軟件中的DM、TurboGrid和ICEM CFD模塊對(duì)貫流泵(進(jìn)水管、葉輪、導(dǎo)葉、出水管)進(jìn)行實(shí)體建模以及網(wǎng)格剖分。在此基礎(chǔ)上,選用標(biāo)準(zhǔn)k-ε模型和RANS方程,將模型網(wǎng)格導(dǎo)入CFX軟件中進(jìn)行前處理、三維湍流數(shù)值分析以及后處理,并對(duì)模擬結(jié)果加以分析與研究。首先對(duì)5種不同網(wǎng)格數(shù)的貫流泵模型進(jìn)行了模擬計(jì)算,進(jìn)行網(wǎng)格的無關(guān)性分析,選擇數(shù)值分析網(wǎng)格數(shù)量,以保證其對(duì)貫流泵性能計(jì)算結(jié)果無影響。針對(duì)貫流泵可調(diào)葉輪與可調(diào)導(dǎo)葉,分析了它們的調(diào)節(jié)機(jī)理,提出了簡(jiǎn)單可行的齒輪驅(qū)動(dòng)的機(jī)械式導(dǎo)葉調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)。在簡(jiǎn)要分析貫流泵導(dǎo)葉固定不可調(diào)時(shí),葉輪內(nèi)部流場(chǎng)及貫流泵外特性的基礎(chǔ)上,論文重點(diǎn)分析了后導(dǎo)葉可調(diào)貫流泵對(duì)應(yīng)于不同葉輪葉片安放角、在不同導(dǎo)葉片安放角度下的內(nèi)部流態(tài)、能量性能、導(dǎo)葉體水力損失及出口斷面回收環(huán)量等情況,并與相同工況下后導(dǎo)葉不可調(diào)的貫流泵性能進(jìn)行比較,深入探討了導(dǎo)葉片安放角對(duì)貫流泵水力性能的影響。計(jì)算結(jié)果表明,后導(dǎo)葉可調(diào)貫流泵具有良好的水力性能,通過調(diào)節(jié)導(dǎo)葉片安放角,在偏離設(shè)計(jì)工況下運(yùn)行時(shí),導(dǎo)葉體水力損失較小,能有效提高貫流泵的效率。在小流量工況下,隨著導(dǎo)葉片安放角向負(fù)角度方向調(diào)節(jié),貫流泵水力性能逐漸變好；在大流量工況下,隨著導(dǎo)葉片安放角向正角度方向調(diào)節(jié),貫流泵水力性能得到改善的效果更加明顯。
【關(guān)鍵詞】：貫流泵 可調(diào)后導(dǎo)葉 導(dǎo)葉片安放角 性能預(yù)測(cè) 數(shù)值模擬
【學(xué)位授予單位】：揚(yáng)州大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TV136.2
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 符號(hào)說明10-12
• 1 緒論12-18
• 1.1 研究背景和意義12-13
• 1.1.1 研究背景12
• 1.1.2 研究意義12-13
• 1.2 貫流泵的研究現(xiàn)狀及趨勢(shì)13-16
• 1.2.1 貫流泵在國(guó)內(nèi)外的應(yīng)用情況13-14
• 1.2.2 對(duì)于后導(dǎo)葉的研究14-16
• 1.3 貫流泵內(nèi)部流動(dòng)數(shù)值模擬研究16-17
• 1.4 本文主要的研究?jī)?nèi)容17-18
• 2 三維湍流數(shù)值模擬基本理論18-27
• 2.1 控制方程及其離散化18-20
• 2.1.1 連續(xù)性方程18-19
• 2.1.2 動(dòng)量方程19
• 2.1.3 控制方程離散化19-20
• 2.2 湍流數(shù)值模擬方法20-21
• 2.2.1 直接模擬方法(Direct Numerical Simulation,DNS)20-21
• 2.2.2 大渦模擬方法(Large Eddy Simulation,LES)21
• 2.2.3. 雷諾時(shí)均模擬法(RANS)21
• 2.3 湍流模型21-23
• 2.3.1 標(biāo)準(zhǔn)k-ε模型21-22
• 2.3.2 RNG k-ε模型22
• 2.3.3 SST k-ω模型22-23
• 2.4 數(shù)值模擬軟件23-25
• 2.5 網(wǎng)格劃分25
• 2.6 邊界條件的設(shè)置25-27
• 2.6.1 進(jìn)口邊界條件25
• 2.6.2 出口邊界條件25
• 2.6.3 壁面邊界條件25-26
• 2.6.4 交界面設(shè)置26-27
• 3 貫流泵三維建模及網(wǎng)格無關(guān)性檢查27-35
• 3.1 幾何建模及網(wǎng)格劃分27-31
• 3.1.1 結(jié)構(gòu)參數(shù)27
• 3.1.2 貫流泵建型及劃分網(wǎng)格27-31
• 3.2 計(jì)算求解31-33
• 3.2.1 交界面設(shè)置31
• 3.2.2 設(shè)置求解參數(shù)31-32
• 3.2.3 設(shè)置邊界條件32
• 3.2.4 求解計(jì)算32-33
• 3.3 網(wǎng)格的無關(guān)性檢查33-35
• 4 葉片調(diào)節(jié)機(jī)理及貫流泵性能分析35-48
• 4.1 葉片調(diào)節(jié)機(jī)理35-38
• 4.1.1 葉輪葉片調(diào)節(jié)原理35
• 4.1.2 導(dǎo)葉片可調(diào)節(jié)原理35-36
• 4.1.3 導(dǎo)葉片調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)36-38
• 4.2 貫流泵數(shù)值計(jì)算模型建立及網(wǎng)格劃分38-40
• 4.3 貫流泵水力性能分析40-48
• 4.3.1 貫流泵內(nèi)流場(chǎng)分析40-42
• 4.3.2 不同葉片安放角下葉輪內(nèi)流分析42-46
• 4.3.3 貫流泵水力性能分析46-48
• 5 后導(dǎo)葉可調(diào)對(duì)貫流泵性能影響的數(shù)值分析48-74
• 5.1 后導(dǎo)葉可調(diào)與不可調(diào)時(shí)貫流泵性能比較48-57
• 5.1.1 葉輪流場(chǎng)和葉片表面壓力比較48-50
• 5.1.2 導(dǎo)葉體水力性能比較50-55
• 5.1.3 貫流泵外特性比較55-57
• 5.2 可調(diào)后導(dǎo)葉對(duì)貫流泵外特性影響57-64
• 5.2.1 葉片安放角為0°時(shí)導(dǎo)葉片安放角對(duì)貫流泵外特性影響57-59
• 5.2.2 葉片安放角為-2°時(shí)導(dǎo)葉片安放角對(duì)貫流泵外特性影響59-61
• 5.2.3 葉片安放角為+2°時(shí)導(dǎo)葉片安放角對(duì)貫流泵外特性影響61-64
• 5.3 可調(diào)后置導(dǎo)葉內(nèi)流場(chǎng)分析64-74
• 5.3.1 不同葉片安放角下導(dǎo)葉內(nèi)流場(chǎng)分析64-68
• 5.3.2 不同導(dǎo)葉片安放角對(duì)貫流泵性能影響68-74
• 6 總結(jié)與展望74-76
• 6.1 全文總結(jié)74
• 6.2 展望74-76
• 參考文獻(xiàn)76-79
• 攻讀碩士期間發(fā)表的論文與參加的項(xiàng)目79-80
• 致謝80-81

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