本文關(guān)鍵詞：氟塑料離心泵內(nèi)部流場(chǎng)的數(shù)值模擬及實(shí)驗(yàn)研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：氟塑料離心泵過(guò)流部件材質(zhì)選用可耐強(qiáng)腐蝕的氟塑料,被廣泛應(yīng)用于化工、制藥、冶金等行業(yè)和對(duì)于腐蝕性介質(zhì)的輸送崗位。但是目前國(guó)內(nèi)的氟塑料離心泵設(shè)計(jì)理論落后,仍停留在國(guó)外20世紀(jì)70至80年代的水平,導(dǎo)致離心泵的設(shè)計(jì)存在效率低、壽命短、性能差、可靠性差等缺點(diǎn)。近年來(lái),隨著計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)(CFD)技術(shù)的發(fā)展及在相關(guān)領(lǐng)域的應(yīng)用,使得離心泵的工程設(shè)計(jì)也逐漸加入了CFD研究。基于此,本文將氟塑料離心泵的性能改進(jìn)設(shè)計(jì)與計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)研究緊密結(jié)合起來(lái),從離心泵流體流動(dòng)機(jī)理出發(fā),使用數(shù)值模擬的方法研究離心泵內(nèi)部流動(dòng)規(guī)律,利用模擬結(jié)果對(duì)泵的性能指標(biāo)進(jìn)行預(yù)測(cè),從而用以指導(dǎo)氟塑料離心泵的設(shè)計(jì)。本文結(jié)合上述內(nèi)容進(jìn)行了以下幾個(gè)方面的研究:首先,以Pro/E平臺(tái)為基礎(chǔ),參照同型號(hào)金屬離心泵水力設(shè)計(jì)圖,以不同于傳統(tǒng)氟塑料離心泵葉輪的設(shè)計(jì)方法,對(duì)原有的直葉片葉輪進(jìn)行了改進(jìn)設(shè)計(jì),建立了扭曲葉片葉輪的三維模型,同時(shí)對(duì)兩種不同葉片形式葉輪的氟塑料離心泵的整機(jī)過(guò)流流道進(jìn)行建模。其次,以流體力學(xué)為基本理論,在分析并總結(jié)了前人成果的基礎(chǔ)上,利用FLUENT軟件,在三種工況下對(duì)改進(jìn)后的扭曲葉片葉輪氟塑料離心泵進(jìn)行內(nèi)部流場(chǎng)的數(shù)值模擬,分析流體在離心泵中的速度和壓力分布,揭示離心泵在不同工況下內(nèi)部的流動(dòng)規(guī)律,為氟塑料離心泵在葉輪結(jié)構(gòu)上的改進(jìn)提供了參考數(shù)據(jù)。再次,將傳統(tǒng)的圓柱直葉片葉輪氟塑料離心泵現(xiàn)場(chǎng)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)曲線與兩種不同葉片形狀葉輪的氟塑料離心泵在九個(gè)不同工況下數(shù)值模擬的預(yù)測(cè)特性曲線進(jìn)行兩兩對(duì)比,發(fā)現(xiàn)改進(jìn)后的扭曲葉片葉輪氟塑料離心泵的揚(yáng)程提高1m~2m,效率提高了3%~4%,功率也下降了少許但整體變化不大,很好的驗(yàn)證了改進(jìn)后的扭曲葉片葉輪的氟塑料離心泵性能的優(yōu)越性。最后,對(duì)于蝸殼內(nèi)壁磨損的氟塑料離心泵,構(gòu)造類似于凹坑的球冠體來(lái)代替蝸殼內(nèi)壁不平整的物理模型,進(jìn)行內(nèi)流場(chǎng)數(shù)值模擬,發(fā)現(xiàn)當(dāng)球冠體半徑為8mm、高度為4mm時(shí),在額定流量工況時(shí)揚(yáng)程下降了約2.3m,在各個(gè)工況下效率基本上維持在下降5%左右,由此可見(jiàn)磨損后的氟塑料離心泵性能有明顯的下降趨勢(shì),進(jìn)而驗(yàn)證了蝸殼內(nèi)壁不平整度對(duì)氟塑料離心泵性能產(chǎn)生了嚴(yán)重的影響。本文為氟塑料離心泵性能改進(jìn)方面提供了一定的理論依據(jù)和實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),有助于新型產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)和應(yīng)用。同時(shí),對(duì)于氟塑料離心泵在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程所遇到的問(wèn)題具有指導(dǎo)性的意義,對(duì)于降低產(chǎn)品成本、提高產(chǎn)品效率和質(zhì)量等具有現(xiàn)實(shí)的意義。
【關(guān)鍵詞】：氟塑料離心泵 扭曲葉片葉輪 數(shù)值模擬 內(nèi)部流場(chǎng) 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù) 不平整度 外特性
【學(xué)位授予單位】：沈陽(yáng)建筑大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TH311
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-13
• 第一章 緒論13-21
• 1.1 課題來(lái)源及研究的目的和意義13-14
• 1.1.1 課題來(lái)源13
• 1.1.2 課題研究的目的和意義13-14
• 1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)14-19
• 1.2.1 國(guó)內(nèi)外泵技術(shù)現(xiàn)狀與發(fā)展14-15
• 1.2.2 國(guó)內(nèi)外泵產(chǎn)品CAD技術(shù)現(xiàn)狀與發(fā)展15-16
• 1.2.3 國(guó)內(nèi)外離心泵數(shù)值模擬研究16-19
• 1.3 論文研究的主要內(nèi)容19-21
• 第二章 流體數(shù)值模擬的基本理論21-33
• 2.1 計(jì)算流體力學(xué)簡(jiǎn)介21-22
• 2.2 計(jì)算流體力學(xué)控制方程22-29
• 2.2.1 質(zhì)量守恒方程23
• 2.2.2 動(dòng)量守恒方程23-25
• 2.2.3 能量守恒方程25
• 2.2.4 湍流模型25-29
• 2.3 多相流模型29
• 2.3.1 離散相模型29
• 2.3.2 多流體模型29
• 2.4 邊界條件29-31
• 2.5 流場(chǎng)數(shù)值計(jì)算的主要方法31
• 2.6 離散方法與格式31-32
• 2.7 本章小結(jié)32-33
• 第三章 氟塑料離心泵數(shù)值模擬模型整機(jī)建模33-49
• 3.1 氟塑料離心泵葉輪的總體設(shè)計(jì)方案34-36
• 3.1.1 圓柱形葉輪與扭曲葉片葉輪的區(qū)別34-35
• 3.1.2 氟塑料離心泵葉輪三維建模流程35-36
• 3.2 氟塑料離心泵葉輪軸面流道曲線的生成36-38
• 3.2.1 Bezier曲線36-37
• 3.2.2 基于Bezier曲線對(duì)氟塑料離心泵葉輪軸面流道線設(shè)計(jì)37-38
• 3.3 氟塑料離心泵圓柱直葉片葉輪造型及流道建模38-40
• 3.3.1 氟塑料離心泵圓柱直葉片葉輪建模38-40
• 3.3.2 氟塑料離心泵圓柱直葉片葉輪流道建模40
• 3.4 氟塑料離心泵扭曲葉片葉輪造型及流道建模40-44
• 3.4.1 氟塑料離心泵葉輪葉片曲面型值點(diǎn)數(shù)據(jù)40-42
• 3.4.2 氟塑料離心泵扭曲葉片葉輪三維造型42-44
• 3.4.3 氟塑料離心泵扭曲葉片葉輪流道建模44
• 3.5 氟塑料離心泵蝸殼流道設(shè)計(jì)及建模44-47
• 3.5.1 氟塑料離心泵蝸殼水力模型44-45
• 3.5.2 氟塑料離心泵鍋殼流道實(shí)體建模45-47
• 3.6 氟塑料離心泵整機(jī)流道建模47
• 3.7 本章小結(jié)47-49
• 第四章 氟塑料扭曲葉片葉輪離心泵內(nèi)部流場(chǎng)的數(shù)值模擬49-69
• 4.1 數(shù)值模擬流道模型的建立49-50
• 4.2 網(wǎng)格的生成50-52
• 4.3 旋轉(zhuǎn)葉輪和靜止蝸殼的耦合52-53
• 4.4 數(shù)值模擬過(guò)程設(shè)置53-55
• 4.4.1 計(jì)算模型設(shè)置53
• 4.4.2 材料屬性及運(yùn)行條件設(shè)置53-54
• 4.4.3 邊界條件設(shè)置54
• 4.4.4 計(jì)算方法設(shè)置54
• 4.4.5 計(jì)算結(jié)果收斂性的判定54-55
• 4.5 氟塑料扭曲葉片葉輪離心泵整機(jī)數(shù)值模擬結(jié)果分析55-57
• 4.6 氟塑料扭曲葉片葉輪內(nèi)部流場(chǎng)分析57-66
• 4.6.1 扭曲葉片背面及工作面壓力與速度云圖分析57-58
• 4.6.2 扭曲葉片葉輪絕對(duì)速度分析58-60
• 4.6.3 扭曲葉片葉輪相對(duì)速度分析60-62
• 4.6.4 扭曲葉片葉輪內(nèi)壓力場(chǎng)分析62-66
• 4.7 氟塑料離心泵蝸殼內(nèi)部流場(chǎng)分析66-67
• 4.8 本章小結(jié)67-69
• 第五章 氟塑料離心泵性能預(yù)測(cè)及實(shí)驗(yàn)對(duì)比分析69-81
• 5.1 外特性參數(shù)的計(jì)算69-71
• 5.1.1 揚(yáng)程的計(jì)算69-70
• 5.1.2 軸功率的計(jì)算70
• 5.1.3 效率的計(jì)算70-71
• 5.2 氟塑料離心泵性能試驗(yàn)71-76
• 5.2.1 實(shí)驗(yàn)設(shè)備71-74
• 5.2.2 實(shí)驗(yàn)步驟74
• 5.2.3 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理74-76
• 5.3 數(shù)值模擬數(shù)據(jù)處理76-77
• 5.4 預(yù)測(cè)特性曲線與試驗(yàn)曲線的對(duì)比77-80
• 5.4.1 揚(yáng)程-流量特性曲線對(duì)比77-78
• 5.4.2 功率-流量特性曲線對(duì)比78-79
• 5.4.3 效率-流量特性曲線對(duì)比79-80
• 5.5 本章小結(jié)80-81
• 第6章 氟塑料離心泵蝸殼內(nèi)壁不平整度對(duì)泵性能影響81-87
• 6.1 氟塑料離心泵磨損凹坑物理模型的建立81-82
• 6.2 研究方案82-83
• 6.3 計(jì)算結(jié)果分析83-85
• 6.3.1 外特性對(duì)比分析83-84
• 6.3.2 內(nèi)部流場(chǎng)分析84-85
• 6.4 本章小結(jié)85-87
• 第七章 結(jié)論87-89
• 7.1 結(jié)論87-88
• 7.2 展望88-89
• 參考文獻(xiàn)89-93
• 作者簡(jiǎn)介93
• 作者在攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文93-95
• 致謝95-96

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：316139