本文關(guān)鍵詞：開縫葉片對低比轉(zhuǎn)速離心泵性能影響的研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：高效率與較小空化余量的離心泵始終是科研工作者和設計工程師追求的目標,而低比轉(zhuǎn)速離心泵由于葉輪直徑大、出口寬度小、流道擴散嚴重等原因,導致其性能較差,且易發(fā)生空化現(xiàn)象。葉輪流道中的流動是極其復雜與不穩(wěn)定的,在擴散流道的下游區(qū)域一般會出現(xiàn)流動分離以及隨之產(chǎn)生的不穩(wěn)定旋渦,甚至堵塞部分流道,導致泵的下降,水力效率降低。因此,在離心泵的水力設計過程中,應該確保在設計工況范圍內(nèi)不產(chǎn)生流動分離的現(xiàn)象。本文以M33-12.5型低比轉(zhuǎn)速離心泵為研究對象,利用開縫葉片流動控制技術(shù)對葉片進行開縫,采用正交試驗設計、均勻試驗設計方法與數(shù)值模擬相結(jié)合研究手段來分析開縫葉片對低比轉(zhuǎn)速離心泵性能的影響。全文的主要工作如下:1.利用CFD數(shù)值模擬與試驗設計方法對葉片開縫參數(shù)的選擇進行研究與分析。從正交試驗的結(jié)果得出縫隙各因素對低比轉(zhuǎn)速離心泵性能影響的主次順序。葉片開縫對揚程的影響由大到小為:開縫直徑D縫隙的偏轉(zhuǎn)角β縫隙中心寬度b縫隙深度h縫隙的收縮比f;對效率的影響由大到小為:縫隙的偏轉(zhuǎn)角β開縫直徑D縫隙深度h縫隙的收縮比f縫隙中心寬度b;對空化余量的影響由大到小為:縫隙深度h開縫直徑D縫隙的收縮比f縫隙中心寬度b縫隙的偏轉(zhuǎn)角β。綜合考慮,開縫直徑、縫隙的偏轉(zhuǎn)角和縫隙深度對離心泵性能影響最大。根據(jù)試驗結(jié)果,對原模型進行開縫優(yōu)化設計,得到較好的結(jié)果。2.基于原模型與4種開縫葉輪的流場分析結(jié)果,探索開縫葉片改善葉輪內(nèi)部流動與空化性能的機理,分析了葉片縫隙的射流、卷吸作用及流動分離現(xiàn)象對葉輪流道內(nèi)壓力、流場和空泡的影響。結(jié)果發(fā)現(xiàn),當縫隙位于葉片出口位置,揚程會有較大的下降,但是當偏轉(zhuǎn)角為負時,會減弱葉輪出口的射流-尾跡現(xiàn)象,提高離心泵的效率;當縫隙靠近葉片進口處,對離心泵的性能基本無改善作用,甚至會降低泵的性能。因為葉片進口背面的壓力尚未提升,且由于頸縮效應與卷吸效應的影響,又在縫隙葉片背面后端形成新的湍流漩渦與空泡區(qū)域。3.通過對M33-12.5型低比轉(zhuǎn)速離心泵與另一款低比轉(zhuǎn)速恒揚程泵的葉片開縫并進行數(shù)值分析發(fā)現(xiàn),合理的葉片開縫有利于離心泵性能的提升,驗證了本文開縫方法的可靠性,為低比轉(zhuǎn)速離心泵的開縫設計提供了一定的參考價值。本文推薦的開縫參數(shù)選取范圍為:開縫直徑D=0.5~0.7D2,縫隙的偏轉(zhuǎn)角β=45°~70°,縫隙深度h=1.0,縫隙中心寬度b=1~3mm,縫隙的收縮比f=1.2~1.5。
【關(guān)鍵詞】：低比轉(zhuǎn)速離心泵 開縫葉片 數(shù)值計算 試驗設計 空化性能
【學位授予單位】：江蘇大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TH311
【目錄】：

• 摘要5-7
• Abstract7-12
• 第一章 緒論12-17
• 1.1 課題的背景與意義12-13
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀13-16
• 1.2.1 國內(nèi)的研究現(xiàn)狀13-15
• 1.2.2 國外的研究現(xiàn)狀15-16
• 1.3 本文的研究內(nèi)容及方法16-17
• 第二章 邊界層理論及流動分離17-26
• 2.1 邊界層理論17-21
• 2.1.1 邊界層概念17-19
• 2.1.2 邊界層的控制方程19-21
• 2.2 邊界層分離理論21-24
• 2.2.1 分離發(fā)生的機理21-22
• 2.2.2 離心泵中的流動分離22-23
• 2.2.3 流動分離的判定方法23-24
• 2.2.4 流動分離控制24
• 本章小結(jié)24-26
• 第三章 數(shù)值計算方法26-30
• 3.1 網(wǎng)格劃分26-27
• 3.2 湍流模型27-28
• 3.3 空化模型28-29
• 3.4 其他的相關(guān)設置29
• 本章小結(jié)29-30
• 第四章 基于試驗設計方法的優(yōu)化設計30-53
• 4.1 原模型的數(shù)值模擬與分析30-34
• 4.1.1 原模型的外特性預測31-32
• 4.1.2 原模型的流場分析32-33
• 4.1.3 原模型的空化性能預測33-34
• 4.2 開縫葉片的正交試驗設計及優(yōu)化34-47
• 4.2.1 開縫葉片參數(shù)的選擇34
• 4.2.2 正交試驗設計簡介34
• 4.2.3 正交試驗表的設計34-37
• 4.2.4 試驗結(jié)果匯總37-38
• 4.2.5 試驗結(jié)果的直接分析38-39
• 4.2.6 試驗結(jié)果的極差分析39-44
• 4.2.7 優(yōu)化設計的計算分析44-47
• 4.3 均勻試驗設計及優(yōu)化47-51
• 4.3.1 均勻設計表的設計47-49
• 4.3.2 均勻設計的結(jié)果及分析49-50
• 4.3.3 均勻設計的回歸求優(yōu)50-51
• 本章小結(jié)51-53
• 第五章 開縫葉輪的流場分析53-76
• 5.1 葉輪流場的定常計算結(jié)果分析53-63
• 5.1.1 葉輪的揚程與水力效率53-54
• 5.1.2 葉輪流場的分析54-63
• 5.1.3 開縫式葉輪性能提升機理的討論63
• 5.2 葉輪流場的非定常計算結(jié)果分析63-71
• 5.2.1 性能對比64
• 5.2.2 流場分析64-69
• 5.2.3 開縫葉片抗空化的機理探討69-71
• 5.3 開縫葉片的應用及驗證71-74
• 5.3.1 計算模型71
• 5.3.2 葉片開縫71-72
• 5.3.3 結(jié)果分析72-74
• 本章小結(jié)74-76
• 第六章 結(jié)論與展望76-78
• 6.1 本文的工作總結(jié)76-77
• 6.2 研究展望77-78
• 參考文獻78-83
• 致謝83-84
• 作者攻讀碩士學位期間發(fā)表的論文84

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本文編號：414870