旋渦泵結(jié)構(gòu)簡單、緊湊,廣泛應用于家庭和國民經(jīng)濟的各個部門中。目前旋渦泵存在的主要問題是效率偏低。然而旋渦泵內(nèi)部流動十分復雜,它是帶有旋渦運動的三維不可壓湍流流動,采用一般的實驗方法很難對其內(nèi)部流動進行分析、研究,因此采用數(shù)值模擬的方法對旋渦泵內(nèi)部流場進行研究是一種有效的手段。本文對旋渦泵不同結(jié)構(gòu)參數(shù)進行數(shù)值模擬,分析其對旋渦泵性能的影響,從而為改進和優(yōu)化旋渦泵及提高泵的工作效率提供了依據(jù)。以往對旋渦泵結(jié)構(gòu)參數(shù)的改變無論是數(shù)值模擬或?qū)嶒炑芯慷际枪潭ㄆ渌麉?shù)只改變一種結(jié)構(gòu)參數(shù)來研究其對泵性能的影響。本文在引入正交試驗設計的同時對旋渦泵的5種結(jié)構(gòu)參數(shù)進行改變,最終得到16種不同參數(shù)的旋渦泵模型。之后利用PRO/E對各個旋渦泵流動區(qū)域進行三維造型,用GAMBIT軟件對其內(nèi)部流動區(qū)域進行非結(jié)構(gòu)網(wǎng)格劃分；采用基于雷諾時均方程和RNGκ-ε湍流模型,并采用貼體坐標系和交錯網(wǎng)格系統(tǒng)對N-S方程用有限體積法進行離散；利用FLUENT軟件對旋渦泵在不同的流量下進行數(shù)值模擬。在取得較好數(shù)值模擬結(jié)果的基礎上對模擬結(jié)果進行整理計算,得出16種不同結(jié)構(gòu)參數(shù)旋渦泵的流量—揚程、流量—效率曲線,將其劃分為4組,從每組... 

【文章來源】：蘭州理工大學甘肅省

【文章頁數(shù)】：72 頁

【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
插圖索引
附表索引
第1章 緒論
    1.1 研究旋渦泵的意義
        1.1.1 旋渦泵現(xiàn)狀及其特性
        1.1.2 旋渦泵內(nèi)部流動的研究進展
    1.2 計算流體動力學概述
        1.2.1 計算流體動力學
        1.2.2 CFD技術在研究旋渦泵內(nèi)部流場中的應用
    1.3 正交試驗設計及正交表
        1.3.1 正交試驗設計
        1.3.2 正交表
    1.4 本課題的意義和所研究的主要內(nèi)容
        1.4.1 本課題的意義
        1.4.2 本課題所研究的主要內(nèi)容
第2章 旋渦泵內(nèi)部流動理論及結(jié)構(gòu)方案的確定
    2.1 旋渦泵的工作原理
    2.2 縱向旋渦和徑向旋渦理論
    2.3 旋渦泵的理論計算方法
    2.4 25W-25型旋渦泵的結(jié)構(gòu)參數(shù)
    2.5 擬改變旋渦泵的結(jié)構(gòu)參數(shù)
    2.6 旋渦泵的一般設計步驟
    2.7 正交法配置旋渦泵的結(jié)構(gòu)參數(shù)
第3章 旋渦泵內(nèi)部流場的數(shù)值模擬
    3.1 數(shù)值計算方法
    3.2 數(shù)值處理方法
        3.2.1 壓力修正法
        3.2.2 人工壓縮性法
    3.3 旋渦泵流動區(qū)域的三維造型
    3.4 網(wǎng)格生成
        3.4.1 貼體計算網(wǎng)格的生成
        3.4.2 網(wǎng)格的劃分與發(fā)展
        3.4.3 GAMBIT網(wǎng)格生成軟件
        3.4.4 旋渦泵內(nèi)部流動區(qū)域網(wǎng)格生成
    3.5 指定邊界條件
    3.6 湍流模型及控制方程
        3.6.1 湍流模型的選擇
        3.6.2 控制方程
    3.7 定義離散方法
    3.8 計算的初始化和迭代
    3.9 計算結(jié)果
第4章 各種方案下的模擬結(jié)果與分析
    4.1 1Q工況下的揚程和效率
        4.1.1 揚程的計算
        4.1.2 效率的計算
    4.2 不同流量、不同模型的外特性比較
        4.2.1 第一組模擬結(jié)果及比較
        4.2.2 第二組模擬結(jié)果及比較
        4.2.3 第三組模擬結(jié)果及比較
        4.2.4 第四組模擬結(jié)果及比較
    4.3 優(yōu)選后模型與原模型的外特性比較
    4.4 交叉作用的結(jié)構(gòu)參數(shù)對泵性能影響的探討
    4.5 旋渦泵不同模型內(nèi)部流場的內(nèi)特性仿真與分析
        4.5.1 設計工況下各模型的內(nèi)特性對比圖
        4.5.2 各模型內(nèi)特性的分析比較
        4.5.3 不同工況下#10模型的內(nèi)特性對比圖
        4.5.4 不同工況下#10模型的內(nèi)特性對比分析
結(jié)論、不足與展望
參考文獻
致謝
附錄A（攻讀學位期間所發(fā)表的學術論文目錄）


【參考文獻】：
期刊論文
[1]自吸旋渦泵變轉(zhuǎn)速性能試驗研究[J]. 李金磊,沙毅,白小榜,劉祥松.  水泵技術. 2009(01)
[2]小流量高揚程離心旋渦泵的設計與試驗研究[J]. 謝鵬,朱祖超,偶國富,崔寶玲,李日失.  流體機械. 2007(08)
[3]小流量高揚程離心旋渦泵氣液混輸揚程的分析[J]. 金玉珍,謝鵬,胡旭東.  浙江理工大學學報. 2007(04)
[4]閉式旋渦泵性能試驗研究及水力設計[J]. 沙毅,王曉英,康燦.  水泵技術. 2006(02)
[5]雙吸式葉輪內(nèi)流三維數(shù)值模擬及性能預測[J]. 趙斌娟,袁壽其,李紅,談明高.  農(nóng)業(yè)工程學報. 2006(01)
[6]一種小流量旋渦泵的汽蝕性能試驗研究[J]. 張文革,楊堅華,胡向宇.  真空與低溫. 2005(04)
[7]流道截面形狀對旋渦泵內(nèi)部流動影響的數(shù)值模擬[J]. 施衛(wèi)東,董穎,馬新華,沙毅,孔繁余.  農(nóng)業(yè)工程學報. 2005(03)
[8]離心泵葉輪內(nèi)變工況三維湍流數(shù)值模擬[J]. 李龍,王澤,徐峰,韓丹.  農(nóng)業(yè)機械學報. 2004(06)
[9]旋渦泵中葉輪與泵體間動壓場的應用研究[J]. 張明成,于衛(wèi)東,李廷占,熊賓生.  潤滑與密封. 2004(05)
[10]不可壓縮粘性流體旋渦運動積分方程的建立[J]. 陳慶義.  大連水產(chǎn)學院學報. 2004(02)

碩士論文
[1]旋流泵內(nèi)部流動的三維數(shù)值模擬[D]. 劉天寶.蘭州理工大學 2007
[2]離心泵葉輪內(nèi)部液固兩相流場的數(shù)值模擬和實驗研究[D]. 劉棟.江蘇大學 2006



本文編號：3153647