本文關(guān)鍵詞：離心泵多工況性能研究與試驗驗證，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：離心泵是廣泛應(yīng)用于石油化工、水循環(huán)與處理、油氣儲運、能源發(fā)電以及建筑工程等各行各業(yè)的通用流體機械設(shè)備。本文主要是對離心泵進行多工況性能研究和試驗驗證。為了開展本課題的研究工作,借助了項目合作方廣東佛山水泵廠提供的型號為KCP80×50-315離心泵圖紙數(shù)據(jù)、技術(shù)資料以及相關(guān)的試驗測試平臺。主要采取數(shù)值模擬計算方式和試驗驗證方式,最終得到了離心泵多工況全流場的內(nèi)流場特性分布狀況、外特性性能和軸向力的預(yù)測曲線,并得到了試驗的驗證。首先,本文介紹了離心泵在油氣儲運工程中的應(yīng)用以及CFD技術(shù)及其相關(guān)計算軟件,概述了離心泵的研究和發(fā)展史以及國內(nèi)外的研究現(xiàn)狀,歸納了基于泵內(nèi)各項損失的離心泵性能特性的計算模型。其次,利用三維造型軟件Pro/E實現(xiàn)了該型號離心泵的流體域的全流場三維實體建模與裝配,利用ICEM進行了計算域的分區(qū)域結(jié)構(gòu)/非結(jié)構(gòu)網(wǎng)格劃分,利用CFX軟件實現(xiàn)了離心泵的多工況全流場三維數(shù)值模擬計算,得到了離心泵的密封環(huán)泄漏量-流量和軸向力-流量曲線的預(yù)測值和經(jīng)驗公式計算值,并預(yù)測了該泵的外特性性能曲線。結(jié)果顯示揚程曲線存在駝峰現(xiàn)象,效率曲線存在向大流量點偏移現(xiàn)象。著重分析了離心泵軸面、中間面、葉輪、蝸殼、密封環(huán)間隙和平衡孔內(nèi)的壓力場、速度場矢量圖和速度場流線圖等內(nèi)流場的分布特性和規(guī)律,得出該泵葉輪存在脫流和葉輪出口堵塞的現(xiàn)象,并為該泵設(shè)計優(yōu)化提供了參考和改進意見。另外,本文還比較了有、無平衡孔情況下泵葉輪的壓力場分布差別和泵軸向力的差值,得出平衡孔可減少約80%的軸向力。然后,借助廠方的離心泵測試平臺完成了對該泵樣機的外特性性能試驗和軸向力強度試驗,并進行了數(shù)據(jù)處理,將數(shù)值模擬計算與性能試驗得到的特性曲線進行對比和分析,驗證了基于CFX軟件的模擬計算離心泵多工況全流場性能的可靠性和適用性。最后總結(jié)了本研究的主要成果和結(jié)論,并對后續(xù)的研究做出了建議和展望。
【關(guān)鍵詞】：離心泵 多工況 全流場 數(shù)值模擬 性能研究 試驗驗證
【學(xué)位授予單位】：華南理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TH311
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-11
• 第一章 緒論11-24
• 1.1 課題介紹11-12
• 1.1.1 課題來源11-12
• 1.1.2 研究背景12
• 1.2 離心泵在油氣儲運工程中的應(yīng)用12-14
• 1.2.1 離心泵在儲運過程中的基本情況12-13
• 1.2.2 輸油泵站13-14
• 1.2.3 多工況性能研究對油氣儲運的意義14
• 1.3 CFD技術(shù)及數(shù)值模擬軟件的介紹14-16
• 1.3.1 CFD技術(shù)簡介14-15
• 1.3.2 ANSYS ICEM CFD/ CFX簡介15-16
• 1.4 離心泵研究和發(fā)展綜述16-22
• 1.4.1 離心泵的理論和結(jié)構(gòu)發(fā)展史16-17
• 1.4.2 離心泵多工況設(shè)計和性能研究現(xiàn)狀17-19
• 1.4.3 離心泵的數(shù)值模擬和試驗研究現(xiàn)狀19-22
• 1.5 本文主要研究內(nèi)容和基本工作22-23
• 1.5.1 研究內(nèi)容22-23
• 1.5.2 基本工作23
• 1.6 本章小結(jié)23-24
• 第二章 離心泵性能特性理論計算24-33
• 2.1 理論揚程24-26
• 2.1.1 理想情況時的理論揚程24
• 2.1.2 常用的修正方法24-26
• 2.1.3 實際情況時的理論揚程26
• 2.2 泵內(nèi)各項損失26-30
• 2.2.1 機械損失26-27
• 2.2.2 容積損失27-28
• 2.2.3 水力損失28-30
• 2.3 實際揚程、有效功率和總效率30-31
• 2.4 軸向力及軸向力的計算31-32
• 2.4.1 軸向力的組成31
• 2.4.2 無平衡孔葉輪泵軸向力的計算31-32
• 2.4.3 有平衡孔葉輪泵軸向力的計算32
• 2.5 本章小結(jié)32-33
• 第三章 離心泵全流場三維數(shù)值模擬33-44
• 3.1 離心泵幾何結(jié)構(gòu)參數(shù)和全流場三維建模33-35
• 3.1.1 幾何結(jié)構(gòu)參數(shù)33-34
• 3.1.2 全流場的三維建模34-35
• 3.2 計算域網(wǎng)格劃分35-37
• 3.3 全流場模擬計算的必要性37-38
• 3.4 計算方法和邊界條件38
• 3.5 計算結(jié)果與分析38-42
• 3.5.1 計算收斂情況和監(jiān)測點情況展示38-40
• 3.5.2 性能預(yù)測40-42
• 3.6 本章小結(jié)42-44
• 第四章 離心泵多工況全流場模擬的內(nèi)流場特性分析44-59
• 4.1 離心泵多工況壓力場特性44-48
• 4.1.1 泵軸面和中間平面的壓力場特性44-45
• 4.1.2 葉輪壓力場特性45-46
• 4.1.3 有、無平衡孔情況下葉輪壓力場分布的對比46-48
• 4.2 離心泵多工況速度場特性48-58
• 4.2.1 泵軸面和中間平面的速度場特性48-50
• 4.2.2 葉輪速度場特性50-51
• 4.2.3 前、后密封環(huán)間隙速度場特性51-53
• 4.2.4 平衡孔速度場特性53-54
• 4.2.5 蝸殼速度場特性54-55
• 4.2.6 葉輪蝸殼中間平面內(nèi)速度場流線圖特性55-57
• 4.2.7 平衡孔回流至葉輪速度場流線圖特性57-58
• 4.3 本章小結(jié)58-59
• 第五章 離心泵的試驗驗證59-70
• 5.1 離心泵試驗?zāi)康暮蛢?nèi)容59
• 5.1.1 外特性試驗?zāi)康?/span>59
• 5.1.2 外特性試驗內(nèi)容59
• 5.1.3 強度試驗?zāi)康暮蛢?nèi)容59
• 5.2 試驗裝置介紹59-64
• 5.2.1 試驗平臺59-61
• 5.2.2 參數(shù)測量系統(tǒng)61-64
• 5.3 試驗原理和方法64-66
• 5.3.1 試驗外特性參數(shù)64-65
• 5.3.2 性能試驗步驟65-66
• 5.4 試驗結(jié)果處理、分析與對比驗證66-69
• 5.4.1 數(shù)據(jù)記錄和整理66
• 5.4.2 數(shù)據(jù)對比和分析驗證66-68
• 5.4.3 模擬和試驗誤差分析68-69
• 5.5 本章小結(jié)69-70
• 結(jié)論與展望70-73
• 成果和結(jié)論70-72
• 研究展望72-73
• 參考文獻73-77
• 攻讀碩士學(xué)位期間取得的研究成果77-78
• 致謝78-79
• 附件79

【參考文獻】

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本文編號：340572