發(fā)布時間：2020-07-23 01:34

【摘要】： 離心泵在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)及國民經(jīng)濟的許多部門有著廣泛的應(yīng)用,是一種重要的水力機械。進行離心泵內(nèi)部流動特性的研究對于泵的優(yōu)化設(shè)計,以及改善泵的運行特性具有重要影響。實現(xiàn)離心泵內(nèi)部流動的數(shù)值模擬,不僅具有理論意義,更具有重要的工程實用價值。 近年來,隨著計算流體力學(xué)技術(shù)的發(fā)展,從研究離心泵內(nèi)部流體流動機理出發(fā),使用數(shù)值仿真技術(shù)研究離心泵的內(nèi)部流動,利用數(shù)值仿真的結(jié)果來指導(dǎo)泵的設(shè)計已經(jīng)成為重要的研究方向。采用數(shù)值模擬手段,一方面可以節(jié)省試驗的資源,縮短新產(chǎn)品的研制時間；另一方面,它可以得到從試驗中難以得出的流體流動的細節(jié)。并且,隨著計算機運行速度和內(nèi)存的飛速提高,更多的湍流模型和計算方法被應(yīng)用到離心泵的三維流動計算中,使得離心泵內(nèi)三維湍流模型的數(shù)值計算不斷得以發(fā)展。然而通用的模型迄今還不存在,不同的情況需要不同的湍流模型。選取合適準確的湍流模型,不僅對計算精度的影響很大,而且對計算的難易程度影響很大,要得到與實際情況相符合的模型還有待于進一步探討和研究。 本文以IS150-125-250型中比轉(zhuǎn)數(shù)離心泵作為研究對象,分別將標準κ-ε模型,RNG k-ε模型,剪切壓力傳輸SST k-ω模型以及標準κ-ω模型四種不同的湍流模型應(yīng)用于離心泵葉輪內(nèi)的三維流動計算中。首先,根據(jù)離心泵內(nèi)部流場的特點建立了控制方程,對標準κ-ε模型,RNG k-ε模型,剪切壓力傳輸SST k-ω模型以及標準κ-ω模型的應(yīng)用范圍和特點進行了介紹。其次,采用Pro/ENGINEER三維造型軟件對離心泵進行三維實體造型。然后,采用非結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格和SIMPLEC算法,在FLUENT軟件中分別對0.5Q、0.8Q、1.0Q、1.2Q和1.5Q工況采用上述模型進行了離心泵內(nèi)部流場的數(shù)值模擬和性能預(yù)測,計算了泵的揚程、軸功率和效率。將模擬計算的結(jié)果與在水泵試驗臺上進行測試得到的試驗結(jié)果進行對比得到：五種工況下四種湍流模型的計算結(jié)果(性能曲線)與試驗性能曲線的趨勢基本一致。在設(shè)計工況下計算值與試驗值吻合較好,而在大流量和小流量工況下計算值與試驗值的吻合度相對較差。其中,采用SST k-ω模型計算得到的流量、揚程和效率曲線最為理想,與試驗性能曲線的吻合度也較好。而采用κ-ω模型計算得到的性能曲線最不理想,模擬效果較差。 通過對不同湍流模型及不同工況下離心泵內(nèi)部流場的分析可以得到：采用SST k-ω模型進行內(nèi)部流場的模擬得到的靜壓分布和速度分布比較均勻,流態(tài)更好,更接近于實際情況,這與性能曲線的對比結(jié)果相吻合。在大流量和小流量工況下,流場的靜壓分布和速度分布相對不均勻,并且在靠近隔舌和葉輪流道出口的地方,有流動紊亂現(xiàn)象。而在設(shè)計工況下,葉片正背面,葉輪前后蓋板以及蝸殼的靜壓分布和速度分布都比較均勻,流動紊亂現(xiàn)象不太明顯,流場的分布最為合理,與實際情況最為相符。這也證明了所采用的計算方法具有較高的可靠性,SST k-ω模型能夠很好地用來對IS150-125-250型離心泵進行流場計算與性能預(yù)測。
【學(xué)位授予單位】：蘭州理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2010
【分類號】：TH311
【圖文】：

計效率并降低了設(shè)計難度〔481。3.3.1葉輪的造型研究根據(jù)15150一125一250型單級單吸離心泵的軸面投影圖和葉片剪裁圖，以及蝸殼的尺寸圖，在Pro/ENGINEE軟件中對離心泵的流道進行三維造型。

計效率并降低了設(shè)計難度〔481。3.3.1葉輪的造型研究根據(jù)15150一125一250型單級單吸離心泵的軸面投影圖和葉片剪裁圖，以及蝸殼的尺寸圖，在Pro/ENGINEE軟件中對離心泵的流道進行三維造型。

木模剪裁圖未直接提供前、后蓋板流線與截線交點的z坐標，這就使得葉片的造型過程十分麻煩。本文使用了一種不同的葉片造型方法。這種方法的具體操作步驟是:首先在草繪工具中，以前后蓋板平面為基準面草繪出葉片線，如圖3.3。然后，在“編輯”菜單中選擇“投影”命令，將其投影到己生成的前蓋板和后蓋板曲面上，如圖3.4和圖3.5。在圖3.4和圖3.5中，紅色曲線為草繪葉片線，藍色曲線為投影以后的葉片線。這樣，便分別得到了前后蓋板上的葉片線。然后，對四條葉片線使用“邊界混合”命令，便可生成葉片，如圖3.6。我們知道，葉片木模剪裁圖是由空間葉片線投影到平面上而得到的。因此，這種方法實際上是對葉片木模剪裁圖的產(chǎn)生過程進行反推。圖3.3葉片線圖3.4葉片線在前蓋板的投影

【引證文獻】

相關(guān)期刊論文 前3條

1 陳芳芳;李志鵬;王昌生;;首級葉輪結(jié)構(gòu)對多級泵效率影響的數(shù)值模擬[J];電站系統(tǒng)工程;2013年03期

2 屈春葉;韓念琛;;不同密度流體介質(zhì)對離心泵的性能影響[J];化工機械;2013年03期

3 麻彥;吳建華;;基于CFX的離心泵內(nèi)部流場三維數(shù)值模擬[J];山西水利科技;2013年02期

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前3條

1 鄭建勇;流固耦合作用下的核主泵葉輪分析[D];大連理工大學(xué);2011年

2 薛冰軍;離心泵內(nèi)部流場的數(shù)值模擬與實驗分析[D];河北工程大學(xué);2012年

3 千勃興;離心泵葉輪葉片的有限元分析及優(yōu)化[D];西北農(nóng)林科技大學(xué);2013年

本文編號：2766659