發(fā)布時間：2020-07-18 23:06

【摘要】： 低比轉(zhuǎn)速離心泵廣泛應(yīng)用于石油、化工及制藥等領(lǐng)域輸送小流量高揚程介質(zhì)。本文提出了一種新型結(jié)構(gòu)的單軸雙輸送低比轉(zhuǎn)速離心泵,并對其進(jìn)行了水力、結(jié)構(gòu)設(shè)計及性能研究。它是一種嶄新結(jié)構(gòu),具有兩套獨立的過流部件,單軸可以實現(xiàn)兩種介質(zhì)的輸送。采用數(shù)值計算和試驗驗證相結(jié)合的研究方法,對所設(shè)計的單軸雙輸送離心泵進(jìn)行了研究,旨在了解單軸雙輸送離心泵內(nèi)部流動情況以及外特性性能,為單軸雙輸送離心泵設(shè)計和改進(jìn)提供依據(jù)。具體研究內(nèi)容包括以下幾個方面: (1)給出了單軸雙輸送低比轉(zhuǎn)速離心泵過流部件的水力設(shè)計方法,提出了整體結(jié)構(gòu)的設(shè)計方案,并采用復(fù)合葉輪設(shè)計法設(shè)計了一臺單軸雙輸送低比轉(zhuǎn)速離心泵。 (2)介紹了本文計算所采用的數(shù)值方法;利用Pro/E對單軸雙輸送離心泵的一套過流部件吸水室、復(fù)合葉輪以及蝸殼進(jìn)行了建模。利用NUMECA軟件,采用結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格對過流部件進(jìn)行了網(wǎng)格劃分。 (3)采用雷諾時均Navier-Stokes方程和Spalart-Allmaras模型湍流模型對單軸雙輸送離心泵一側(cè)過流部件內(nèi)部流動進(jìn)行了數(shù)值模擬計算,采用凍結(jié)轉(zhuǎn)子法處理葉輪與蝸殼間動靜耦合流動的參數(shù)傳遞,得到了單軸雙輸送離心泵內(nèi)部流場分布,分析了內(nèi)部流動特征,并進(jìn)行了性能預(yù)測。 (4)對單軸雙輸送離心泵進(jìn)行了試驗研究。確定試驗方案,搭建試驗臺,進(jìn)行了單軸雙輸送離心泵的性能試驗。將試驗測試結(jié)果與數(shù)值預(yù)測結(jié)果進(jìn)行分析比較,驗證了數(shù)值模擬的準(zhǔn)確性,為下一步的離心泵的優(yōu)化設(shè)計提供參考。
【學(xué)位授予單位】：浙江理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2010
【分類號】：TH311
【圖文】：

2 2 2v2為葉片出口厚度。可以看出，增大葉片出口角 β2可以有效提高離心泵的揚程系數(shù)，但 β2過大會導(dǎo)致葉道擴(kuò)散嚴(yán)重，使葉輪流道產(chǎn)生脫流，這也是導(dǎo)致低比轉(zhuǎn)速離心泵小流量不穩(wěn)定性。通場分析和流動測試的研究，離心葉輪內(nèi)的流動主要由相對速度較小的尾流區(qū)和近似于性的射流區(qū)所組成，如圖 2.1 所示。在葉輪流道內(nèi)，由于葉片對流液受做功不均勻，導(dǎo)致葉片出口處非工作面出現(xiàn)邊界層產(chǎn)生分離的現(xiàn)象，從而使液流在邊界層附近產(chǎn)生和脫流。在小流量下，回流和脫流變得更強(qiáng)，是流液能量損失增大。在離心泵的外特線上表現(xiàn)為揚程-流量特性線存在正斜率上升段[27]。通過在葉輪流道內(nèi)容易產(chǎn)生回流和脫流的部位增添短葉片，可以有效改善葉輪流道液流速度分布情況，如圖 2.2 所示。通過設(shè)置短葉片，使得靠近長葉片出口處非工作近的流液受到短葉片加工作用增加，有效阻止了邊界層的分離和脫流的產(chǎn)生，同時出葉片數(shù)增加，就可以采用較大的葉片出口角，因此復(fù)合葉輪具有揚程系數(shù)較高的優(yōu)點

2 2 2v2為葉片出口厚度。可以看出，增大葉片出口角 β2可以有效提高離心泵的揚程系數(shù)，但 β2過大會導(dǎo)致葉道擴(kuò)散嚴(yán)重，使葉輪流道產(chǎn)生脫流，這也是導(dǎo)致低比轉(zhuǎn)速離心泵小流量不穩(wěn)定性。通場分析和流動測試的研究，離心葉輪內(nèi)的流動主要由相對速度較小的尾流區(qū)和近似于性的射流區(qū)所組成，如圖 2.1 所示。在葉輪流道內(nèi)，由于葉片對流液受做功不均勻，導(dǎo)致葉片出口處非工作面出現(xiàn)邊界層產(chǎn)生分離的現(xiàn)象，從而使液流在邊界層附近產(chǎn)生和脫流。在小流量下，回流和脫流變得更強(qiáng)，是流液能量損失增大。在離心泵的外特線上表現(xiàn)為揚程-流量特性線存在正斜率上升段[27]。通過在葉輪流道內(nèi)容易產(chǎn)生回流和脫流的部位增添短葉片，可以有效改善葉輪流道液流速度分布情況，如圖 2.2 所示。通過設(shè)置短葉片，使得靠近長葉片出口處非工作近的流液受到短葉片加工作用增加，有效阻止了邊界層的分離和脫流的產(chǎn)生，同時出葉片數(shù)增加，就可以采用較大的葉片出口角，因此復(fù)合葉輪具有揚程系數(shù)較高的優(yōu)點

照顧到離心泵出口法蘭尺寸符合法蘭標(biāo)準(zhǔn)，此外，為了減少擴(kuò)散損失，擴(kuò)散角應(yīng)在 8o~1液體按要求的條件引入葉輪，其流動狀態(tài)直定的影響，尤其對泵的氣蝕性能影響較大。場，如速度分布均勻，大小適當(dāng)，方向（環(huán)泵整體結(jié)構(gòu)設(shè)計要求，本次吸水室設(shè)計采用 2.3 所示。常用于雜質(zhì)泵和多級泵。在環(huán)形速度場。流體流動損失較大，且流動不均勻求：的進(jìn)口，即是泵的進(jìn)口，吸水室進(jìn)口直徑應(yīng)采的斷面。環(huán)形吸水室的 O-O 斷面，認(rèn)為有一相同。具體結(jié)構(gòu)形式，根據(jù)泵的總體結(jié)構(gòu)確定

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 李家春;;LARGE EDDY SIMULATION OF COMPLEX TURBULENT FLOWS:PHYSICAL ASPECTS AND RESEARCH TRENDS[J];Acta Mechanica Sinica;2001年04期

2 朱祖超,王樂勤;超低比轉(zhuǎn)速低溫離心泵的設(shè)計理論及工程實現(xiàn)[J];低溫工程;1998年01期

3 寧方飛,徐力平;Spalart—Allmaras湍流模型在內(nèi)流流場數(shù)值模擬中的應(yīng)用[J];工程熱物理學(xué)報;2001年03期

4 楊華,谷傳綱,王彤;時間推進(jìn)法求解離心泵內(nèi)部不可壓流場[J];工程熱物理學(xué)報;2005年01期

5 郭鵬程;鄭小波;羅興

本文編號：2761553