【摘要】：離心泵是一種常用的機(jī)械設(shè)備,具有結(jié)構(gòu)緊湊、占地面積小和制造費(fèi)用低等優(yōu)點(diǎn)。本文以某種型號(hào)的立式離心泵為研究對(duì)象,采用數(shù)值模擬分析的方法,對(duì)離心泵內(nèi)部三維流場(chǎng)進(jìn)行了分析,著重對(duì)進(jìn)口口環(huán)間隙進(jìn)行了研究。首先應(yīng)用UG軟件進(jìn)行三維模型的建立,導(dǎo)入ICEM中進(jìn)行葉輪和蝸殼的網(wǎng)格劃分,在fluent中進(jìn)行運(yùn)算求解和仿真分析,最后應(yīng)用后處理軟件CFD-post進(jìn)行圖形和數(shù)據(jù)的歸納與整理。應(yīng)用有限體積法對(duì)模型進(jìn)行離散化處理,在兩方程三維湍流模型的基礎(chǔ)上,采用SIMPLE壓力修正系數(shù)法,并選用MRF多種參考坐標(biāo)系的方法來(lái)設(shè)定葉輪的轉(zhuǎn)軸與轉(zhuǎn)速。通過(guò)改變口環(huán)間隙的尺寸,得到了隨著口環(huán)間隙的變化,離心泵的揚(yáng)程、效率和泄漏量的變化情況。通過(guò)對(duì)不同口環(huán)間隙下流場(chǎng)中的壓力分布狀態(tài)和流線圖分析,確定了在口環(huán)間隙為0.3mm的情況下,性能最佳。對(duì)不同口環(huán)間隙下,轉(zhuǎn)子部分的徑向力和軸向力進(jìn)行了分析,得出隨著口環(huán)間隙的增加,軸向力提高,徑向力變化不大。分析了流量值分別為20m~3/h、40m~3/h、60m~3/h、80m~3/h和100m~3/h情況下,離心泵內(nèi)部壓力、流場(chǎng)的變化規(guī)律,得到了在不同流量下?lián)P程和效率的特性曲線。對(duì)離心泵葉輪和蝸殼的噪音分布進(jìn)行了分析,找出了在工作過(guò)程中噪聲值較大的區(qū)域,得出了隨著流量的增加,葉輪進(jìn)口處噪音呈現(xiàn)先減小后增大的變化趨勢(shì)。
【學(xué)位授予單位】：沈陽(yáng)工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TH311
【圖文】：

積分中的散度已經(jīng)轉(zhuǎn)為面積，A 為目標(biāo)體面積。積法的求解分為三種方法：SIMPLE 算法、SIMPLEC 算法、PLE 算法又稱為壓力修正系數(shù)法，是目前應(yīng)用最為廣泛的流場(chǎng)計(jì)算斷猜測(cè)和修正的過(guò)程中，來(lái)求解動(dòng)量方程的解，每一步修正后上的連續(xù)方程。再根據(jù)求得的壓力解，得到速度解，檢查速度LEC 算法可以看作是 SIMLE 算法的加強(qiáng)版，中心思想都通過(guò)壓算，SIMPLEC 算法比 SIMLE 算法收斂更快，得到的結(jié)果更為算法可以認(rèn)為是對(duì) SIMPLE 和 SIMPLEC 算法的進(jìn)一步升級(jí)，為，仿真過(guò)程更接近真實(shí)情況，PISO 算法引入了兩個(gè)附加的校正。引入這兩項(xiàng)校正的優(yōu)點(diǎn)是使運(yùn)算結(jié)果更接近于真實(shí)的模擬流方程和動(dòng)量方程，但 PISO 算法在運(yùn)算中每步迭代需要花費(fèi)大量作站的配置要求較高。SIMPLE 壓力修正系數(shù)法的選取如圖 2.

圖 2.2 k-e 模型選取圖Fig 2.2 k-e model selection diagramG k-e 模型 k-e 模型是從標(biāo)準(zhǔn) k-e 模型基礎(chǔ)上衍生出來(lái)的，RNG k-e 模型與標(biāo)別在于 RNG k-e 模型考慮了低雷諾數(shù)的情況，這加大了 RNG k-e 模應(yīng)用范圍[45]。對(duì)于小尺度運(yùn)動(dòng)的影響通過(guò)大尺度運(yùn)動(dòng)和修正后的粘統(tǒng)地把小尺度運(yùn)動(dòng)從控制方程中去除，因而 RNG k-e 模型在目前的標(biāo)準(zhǔn) k-e 模型更廣泛的受到了人們的認(rèn)可。在工程模擬實(shí)踐中對(duì)流場(chǎng)近真實(shí)的流動(dòng)情況，所以深受人們的信賴。RNG k-e 模型在兩項(xiàng)方程了一個(gè)變量參數(shù)，并對(duì) k 方程和 e 方程的湍流 Prandtl 數(shù)提供了一個(gè)些都使計(jì)算結(jié)果的精確性得到了提高[46]。 k-e 模型的湍流方程可以表述為：kkuk ()()1

圖 2.3 Icem 網(wǎng)格單元選取圖Fig 2.3 Icem grid unit selection diagram網(wǎng)格選取標(biāo)準(zhǔn)對(duì)模型進(jìn)行 FLUENT 流場(chǎng)分析前，對(duì)網(wǎng)格質(zhì)量的評(píng)估尤為重要。網(wǎng)格質(zhì)影響著仿真結(jié)果的精準(zhǔn)性與流場(chǎng)變化趨勢(shì)。因而能否劃分出高質(zhì)量的網(wǎng)否得到高精度的模擬實(shí)驗(yàn)結(jié)果。因此在網(wǎng)格劃分完成后，對(duì)網(wǎng)格進(jìn)行質(zhì)關(guān)鍵，網(wǎng)格質(zhì)量的選取標(biāo)準(zhǔn)主要分為三大類：劃分時(shí)間、計(jì)算機(jī)運(yùn)行工元質(zhì)量。于網(wǎng)格劃分的時(shí)間長(zhǎng)短與個(gè)人水平和模型的復(fù)雜程度相關(guān)。如果條件允應(yīng)優(yōu)先選取結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格進(jìn)行劃分。如果模型比較復(fù)雜，或者對(duì)網(wǎng)格質(zhì)量提下，可以選取非結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格進(jìn)行網(wǎng)格劃分。隨著軟件的不斷更新與完格的應(yīng)用是對(duì)流體計(jì)算進(jìn)行網(wǎng)格劃分的必然趨勢(shì)。對(duì)網(wǎng)格進(jìn)行劃分時(shí)，對(duì)計(jì)算機(jī)的配置要求也十分重要。網(wǎng)格細(xì)化或網(wǎng)格

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2801287