發(fā)布時間：2020-03-24 20:11

【摘要】： 流體機械是動力工程中最重要、應用最廣泛的一類機械設備。做為其重要的組成部分,低比轉(zhuǎn)速離心泵在國民經(jīng)濟的各部門和社會生活各領域都得到極廣泛的應用。葉輪是離心泵的重要過流部件,葉輪設計的優(yōu)劣對泵的性能有很大的影響。近幾年來,隨著計算機技術(shù)的飛躍發(fā)展和廣泛應用,利用CFD對葉輪內(nèi)流場建模分析已成為離心泵優(yōu)化設計的重要工具。本課題正是利用計算流體動力學(CFD)方法,在離心泵葉輪的基本外尺寸(葉輪內(nèi)外半徑、葉輪進出口寬度及葉片進出口安放角)相同情況下對不同包角、葉片數(shù)的葉輪進行建模、模擬和分析比較,并最終得出結(jié)論。 本文以一給定低比轉(zhuǎn)速單級單吸離心式潛水泵為基本型進行優(yōu)化計算,得出相關幾何參數(shù)。根據(jù)這些參數(shù),設計了不同包角、不同葉片數(shù)的八個圓柱形葉片葉輪和與其配套的蝸殼。 圓柱形葉片進出口都是二維柱面。這種葉片具有造型簡單,成本低,鑄造缺陷少等優(yōu)點。采用艾爾米特插值方法,可在保證葉片進出口安放角不變的前提下,產(chǎn)生不同給定包角的葉片。 本文對所設計的八個葉輪的內(nèi)流場進行了數(shù)值模擬。二維圖形由最通用的AutoCAD軟件繪制成形,采用具有強大曲面功能的UG作為葉輪三維建模的平臺,選擇大型商用CFD軟件FLUENT作為葉輪內(nèi)部流場三維數(shù)值模擬的平臺。 本文的模擬均采用三維湍流定常計算方法。用FLUENT模擬時,用其自帶網(wǎng)格劃分軟件Gambit進行網(wǎng)格劃分,求解時采用SIMPLEC算法二階迎風模式和標準K-ε模型進行求解。通過對葉輪的數(shù)值模擬,得到了它們內(nèi)部流動的速度及壓力分布,并發(fā)現(xiàn)了一些重要的流動現(xiàn)象,如葉輪進口存在脫流和沖擊損失;采用“大包角,少葉片”和艾爾米特插值曲線方法生成的圓柱形葉片,具有合理的葉片數(shù)和葉片包角,能夠保證葉片安放角從葉片進口到出口均勻變化,可避免水流在葉輪流道中產(chǎn)生脫流水力損失,有效降低葉輪入口沖擊損失。揭示了不同葉片數(shù)和包角對離心泵葉輪內(nèi)部流動的影響。并對軟件模擬結(jié)果進行分析,通過比較各類葉輪,得出圓柱形葉片葉輪無脫流條件下的最優(yōu)Z、Φ條件。
【圖文】：

西華大學碩士學位論文計模型葉輪吸入口向下，泵軸不穿過葉輪，后蓋板與軸中心線即Z軸交于一點，不便旋轉(zhuǎn)成形。因此對其進行倒圓角，圓角半徑1毫米。(3)葉片和葉輪盤都生產(chǎn)后，將葉片與葉輪盤進行“求差”，減掉葉片部分，剩下的便是所需要研究的流體過流的實體部分。(4)配套蝸殼建模，本部分難點在于隔舌部分的繪形，因為這是螺旋形壓水室與擴散段圓滑過渡處，其高度并不一致。在本模型中采用兩種方式生成:一是實體與實體相交而成，這種方法易于成形，但在后期網(wǎng)格劃分時會降低網(wǎng)格質(zhì)量，故不采用;二是其它表面由“通過曲線網(wǎng)格”命令生成，而后在隔舌部分補片體而成，網(wǎng)格生成質(zhì)量好。繪制好的實體模型如下:

西華大學碩士學位論文計模型葉輪吸入口向下，泵軸不穿過葉輪，后蓋板與軸中心線即Z軸交于一點，，不便旋轉(zhuǎn)成形。因此對其進行倒圓角，圓角半徑1毫米。(3)葉片和葉輪盤都生產(chǎn)后，將葉片與葉輪盤進行“求差”，減掉葉片部分，剩下的便是所需要研究的流體過流的實體部分。(4)配套蝸殼建模，本部分難點在于隔舌部分的繪形，因為這是螺旋形壓水室與擴散段圓滑過渡處，其高度并不一致。在本模型中采用兩種方式生成:一是實體與實體相交而成，這種方法易于成形，但在后期網(wǎng)格劃分時會降低網(wǎng)格質(zhì)量，故不采用;二是其它表面由“通過曲線網(wǎng)格”命令生成，而后在隔舌部分補片體而成，網(wǎng)格生成質(zhì)量好。繪制好的實體模型如下:
【學位授予單位】：西華大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2009
【分類號】：TH311

【參考文獻】

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本文編號：2598801