本文關(guān)鍵詞：離心泵內(nèi)部流動(dòng)空化特性數(shù)值模擬與分析

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【摘要】：離心泵是流體機(jī)械中使用頻率最高的一種泵型,在關(guān)乎國(guó)民經(jīng)濟(jì)的各個(gè)重要部門(mén),如能源,交通,農(nóng)業(yè)等和日常生活各領(lǐng)域都應(yīng)用極為廣泛,并且伴隨離心泵技術(shù)亦發(fā)展,其應(yīng)用和影響亦越大�？栈且环N氣液兩相間存在質(zhì)量交換的非定�？蓧嚎s湍流流動(dòng)現(xiàn)象,它是影響泵性能和效率的主要因素。而離心泵效率的提高無(wú)疑會(huì)減少社會(huì)能源需求的壓力,符合當(dāng)今社會(huì)倡導(dǎo)節(jié)能,減排的主題。因此,實(shí)現(xiàn)離心泵內(nèi)部空化流動(dòng)數(shù)值模擬和分析,提高離心泵的性能和效率,進(jìn)而節(jié)約能源消耗,有著重要意義。本文采用當(dāng)前通用的三維建模軟件UG NX和流體仿真軟件ANSYS圍繞離心泵建模、空化數(shù)值模擬開(kāi)展了以下主要研究及獲得主要結(jié)論有:1、對(duì)離心泵葉輪進(jìn)行了三維造型和全流道四面體非結(jié)構(gòu)網(wǎng)格的生成及劃分。2、基于ANSYS-CFX,對(duì)離心泵不同流量工況下(0.8Q,1.0Q,1.2Q)內(nèi)部氣液兩相流場(chǎng)的空化特性進(jìn)行數(shù)值計(jì)算,選用RNG k-ε湍流模型考慮湍流影響,采用均質(zhì)多相模型和Rayleigh-Plesset方程考慮空泡影響,并在計(jì)算中對(duì)各種有效空化余量的葉片表面空化發(fā)展和空泡體積分?jǐn)?shù)分布進(jìn)行分析,結(jié)果顯示葉片表面空化發(fā)展的位置和空泡體積分布能定性的反應(yīng)離心泵內(nèi)空化流動(dòng)發(fā)生和發(fā)展的過(guò)程。即:空化的初生最早出現(xiàn)于葉片背面進(jìn)口邊附近處,且伴隨壓力的降低,空化向葉片中部發(fā)展,空泡分布區(qū)域亦隨著空化的進(jìn)行不斷擴(kuò)大,當(dāng)空化嚴(yán)重時(shí),空泡幾乎占據(jù)整個(gè)葉片表面,空泡阻塞流道,破壞液流連續(xù)性,最終造成泵的性能下降、揚(yáng)程降低、發(fā)生空蝕。3、空化發(fā)生的位置與低壓區(qū)相對(duì)應(yīng),但空泡體積分?jǐn)?shù)最高點(diǎn)相比壓力最低點(diǎn)在葉片進(jìn)口稍微靠后。4、利用后處理軟件CFX-Post,計(jì)算得到泵的揚(yáng)程、扭矩、效率等特性參數(shù),作出空化特性曲線,揚(yáng)程、效率—出口壓力曲線,將得到的結(jié)果與實(shí)驗(yàn)值相比較(在設(shè)計(jì)工況下),驗(yàn)證CFX空化數(shù)值模擬的準(zhǔn)確性。
【關(guān)鍵詞】：離心泵 內(nèi)部流動(dòng) 空化 數(shù)值模擬
【學(xué)位授予單位】：西華大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類(lèi)號(hào)】：TV136.2;TH311
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 1 緒論8-15
• 1.1 課題來(lái)源8
• 1.2 課題研究背景及意義8-10
• 1.3 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀10-13
• 1.3.1 空化的類(lèi)型11-12
• 1.3.2 空化的危害12-13
• 1.4 本課題研究?jī)?nèi)容和實(shí)施方案13-15
• 2 空化計(jì)算模型15-21
• 2.1 計(jì)算流動(dòng)動(dòng)力學(xué)（CFD）的發(fā)展和特點(diǎn)15-16
• 2.2 計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)的應(yīng)用16
• 2.3 空化控制方程16-18
• 2.3.1 空泡運(yùn)動(dòng)方程16-17
• 2.3.2 離心泵內(nèi)部空化流動(dòng)的控制方程17
• 2.3.3 空化兩相數(shù)學(xué)模型17-18
• 2.3.3.1 VOF模型18
• 2.3.3.2 混合模型(Mixture Model)18
• 2.4 空化兩相湍流模型18-21
• 2.4.1 k-ε模型19
• 2.4.2 RNG k-ε模型19-20
• 2.4.3 k-ω模型20
• 2.4.4 SST(Shear Stress Transport)模型20-21
• 3 泵空化流動(dòng)數(shù)值模擬21-29
• 3.1 離心泵全流道的三維幾何建模21-22
• 3.2 網(wǎng)格劃分22-25
• 3.2.1 ANSYS ICEM劃分網(wǎng)格22-25
• 3.3 邊界條件25-26
• 3.3.1 進(jìn)口邊界條件25
• 3.3.2 出口邊界條件25
• 3.3.3 壁面邊界條件25
• 3.3.4 交界面設(shè)置25-26
• 3.4 計(jì)算方法26-28
• 3.5 定義求解28-29
• 4 泵空化數(shù)值計(jì)算結(jié)果及分析29-47
• 4.1 設(shè)計(jì)流量（1.0Q）工況下計(jì)算結(jié)果與分析29-36
• 4.2 小流量（0.8Q）工況下計(jì)算結(jié)果與分析36-41
• 4.3 大流量（1.2Q）工況下計(jì)算結(jié)果與分析41-47
• 5 結(jié)論與展望47-48
• 5.1 結(jié)論47
• 5.2 展望47-48
• 參考文獻(xiàn)48-51
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表學(xué)術(shù)論文情況51-52
• 致謝52-53

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