本文關(guān)鍵詞：挖泥船泥泵內(nèi)部流場數(shù)值模擬研究

  更多相關(guān)文章： 泥泵 數(shù)值模擬 內(nèi)部流場 不平整度 外特性

【摘要】：離心式泥泵是絞吸式挖泥船泥漿輸運(yùn)系統(tǒng)最為關(guān)鍵的部件。關(guān)于離心泵內(nèi)部流場的數(shù)值模擬研究，國內(nèi)外學(xué)者主要研究了諸如葉片數(shù)目、葉片出口角度、葉片出口寬度等參數(shù)對離心泵內(nèi)部流場的影響。以上研究主要側(cè)重于提高泵的設(shè)計(jì)水平，但對于離心泵制造和運(yùn)行過程中存在的問題，關(guān)注則不多。挖泥船泥泵鑄造后內(nèi)壁非光滑，且在運(yùn)行一段時(shí)間后蝸殼和葉輪會(huì)發(fā)生磨損，導(dǎo)致疏浚效率下降。目前已有學(xué)者研究了蝸殼內(nèi)壁粗糙度對離心泵性能的影響，但沒有關(guān)于宏觀上的不平整度對離心泵性能的研究。本文針對以上問題，對JF212-45-90艙內(nèi)泥泵內(nèi)部流場進(jìn)行了數(shù)值模擬研究，分析泥泵在磨損前后輸送清水與固液兩相流時(shí)的內(nèi)部流動(dòng)特征及外特性。 本文使用PRO/E對泥泵的全流道進(jìn)行三維造型，然后用Gambit進(jìn)行網(wǎng)格劃分，，最后將網(wǎng)格文件導(dǎo)入到Fluent中進(jìn)行數(shù)值模擬。計(jì)算時(shí)選用了RNG k-ε湍流模型,SIMPLE算法及一階迎風(fēng)格式等相應(yīng)參數(shù)，在0.8Qopt、1.0Qopt及1.2Qopt三種工況下進(jìn)行了清水流場的數(shù)值計(jì)算與分析。在清水流場計(jì)算的基礎(chǔ)上，再在0.2Qopt、0.4Qopt、0.6Qopt、0.8Qopt、Qopt、1.1Qopt、1.2Qopt、1.3Qopt、1.4Qopt九個(gè)工況下，進(jìn)行固液兩相流場的數(shù)值模擬。最后，在假設(shè)蝸殼內(nèi)壁磨損的情況下，對磨損后的泵進(jìn)行了以上9種工況的固液兩相流模擬。 本文對以上模擬結(jié)果進(jìn)行了分析。對于清水流場，分析了葉輪、蝸殼內(nèi)部速度及壓力的分布，發(fā)現(xiàn)葉輪內(nèi)部速度與壓力存在軸向不對稱性，流體的絕對速度和總壓沿著葉輪徑向不斷增大，在靠近隔舌的葉輪出口位置與蝸殼之間出現(xiàn)了回流，并在相應(yīng)的位置引發(fā)了一定尺度的漩渦。小流量工況時(shí)在葉片頭部的工作面?zhèn)燃叭~輪進(jìn)口拐彎點(diǎn)負(fù)壓區(qū)域容易發(fā)生氣蝕。蝸殼內(nèi)部的速度與壓力分布則比較均勻，起到良好的擴(kuò)壓作用。當(dāng)泥泵輸送固液兩相流時(shí)，固相參數(shù)對其自身的分布具有重要影響。葉輪中心截面出口邊緣的平均絕度速度和總壓分布具有周期性波動(dòng)特點(diǎn)，總壓和絕對速度在葉片邊緣位置達(dá)到極大值。在靠近蝸殼隔舌處，總壓和絕對速度有一個(gè)最小值。隨著固相顆粒體積濃度、粒徑的增加，葉輪出口中心截面總壓及絕對速度呈下降趨勢。而隨著密度的增加，葉輪出口中心截面總壓呈上升趨勢。對于蝸殼內(nèi)壁發(fā)生磨損的泵，用球冠體作為凹坑的物理模型，研究發(fā)現(xiàn)設(shè)計(jì)流量工況下當(dāng)球冠體的R值為82mm時(shí)泥泵的揚(yáng)程下降了10m。在不同流量工況下，磨損泵的揚(yáng)程、效率和功率都有所降低。
【關(guān)鍵詞】：泥泵 數(shù)值模擬 內(nèi)部流場 不平整度 外特性
【學(xué)位授予單位】：武漢理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號(hào)】：U674.31
【目錄】：

• 摘要4-6
• Abstract6-8
• 目錄8-10
• 第1章 緒論10-17
• 1.1 研究背景10-11
• 1.2 國內(nèi)外離心泵數(shù)值模擬研究11-15
• 1.3 本文的研究目的及意義15-16
• 1.4 本文的研究內(nèi)容16-17
• 第2章 計(jì)算流體力學(xué)（CFD）模擬理論17-29
• 2.1 引言17-18
• 2.2 控制方程18-24
• 2.2.1 質(zhì)量守恒方程19
• 2.2.2 動(dòng)量守恒方程19-20
• 2.2.3 能量守恒方程20
• 2.2.4 湍流模型20-24
• 2.3 多相流模型24-26
• 2.3.1 離散相模型24-25
• 2.3.2 多流體模型25-26
• 2.4 邊界條件26-27
• 2.5 離散方法與格式27
• 2.6 本章小結(jié)27-29
• 第3章 數(shù)值模擬方案的選擇29-55
• 3.1 泥泵的設(shè)計(jì)參數(shù)29
• 3.2 計(jì)算域的組成及實(shí)體造型29-32
• 3.2.1 蝸室實(shí)體造型30-31
• 3.2.2 葉輪實(shí)體造型31-32
• 3.2.3 全流道造型32
• 3.3 網(wǎng)格劃分32-35
• 3.4 控制方程和邊界條件的選擇35-37
• 3.4.1 進(jìn)口邊界條件35-36
• 3.4.2 出口邊界條件36
• 3.4.3 壁面邊界條件36
• 3.4.4 計(jì)算結(jié)果收斂性的判定36-37
• 3.5 清水流場的數(shù)值模擬37-54
• 3.5.1 計(jì)算模擬步驟38-42
• 3.5.2 清水流場計(jì)算結(jié)果分析42-54
• 3.6 本章小結(jié)54-55
• 第4章 泥泵內(nèi)液固兩相流的數(shù)值模擬55-72
• 4.1 引言55
• 4.2 模擬方案55-56
• 4.3 模擬結(jié)果分析56-66
• 4.3.1 固相顆粒性質(zhì)對泵內(nèi)流場的影響56-63
• 4.3.2 固相顆粒性質(zhì)對其分布的影響63-66
• 4.4 挖泥船泥泵的外特性研究66-71
• 4.4.1 泵外特性參數(shù)的計(jì)算66-68
• 4.4.2 泥泵輸送清水及兩相流時(shí)的外特性研究68-71
• 4.5 本章小結(jié)71-72
• 第5章 蝸殼內(nèi)壁不平整度對泵性能影響72-80
• 5.1 引言72-73
• 5.2 磨損凹坑的物理模型及泵三維模型的建立73-75
• 5.3 研究方案75-76
• 5.4 計(jì)算結(jié)果分析76-79
• 5.4.1 外特性對比分析76-77
• 5.4.2 內(nèi)部流場分析77-79
• 5.5 本章小結(jié)79-80
• 第6章 總結(jié)與展望80-82
• 致謝82-83
• 參考文獻(xiàn)83-85

【參考文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 王企鯤,戴韌,陳康民;蝸殼進(jìn)口周向非均勻流動(dòng)的數(shù)值研究[J];工程熱物理學(xué)報(bào);2003年02期

2 楊華,谷傳綱,王彤;時(shí)間推進(jìn)法求解離心泵內(nèi)部不可壓流場[J];工程熱物理學(xué)報(bào);2005年01期

3 張安書;1750m~3/h絞吸挖泥船動(dòng)力系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計(jì)[J];船舶設(shè)計(jì)通訊;1997年01期

4 唐亞雄;;泥泵流動(dòng)特性與磨損[J];武漢水運(yùn)工程學(xué)院學(xué)報(bào);1986年04期

5 耿少娟;聶超群;黃偉光;馮濤;劉克;;不同葉輪形式下離心泵整機(jī)非定常流場的數(shù)值研究[J];機(jī)械工程學(xué)報(bào);2006年05期

6 沈宗沼;;國內(nèi)液固兩相流泵的設(shè)計(jì)研究綜述[J];流體機(jī)械;2006年03期

7 王秀勇;王燦星;;基于數(shù)值模擬的離心泵性能預(yù)測[J];流體機(jī)械;2007年10期

8 趙斌娟,王澤;離心泵葉輪內(nèi)流數(shù)值模擬的現(xiàn)狀和展望[J];農(nóng)機(jī)化研究;2002年03期

9 李龍,王澤;粗糙度對軸流泵性能影響的數(shù)值模擬研究[J];農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào);2004年01期

10 錢健,劉超,湯方平,成立;離心泵葉輪內(nèi)部三維紊流數(shù)值模擬與驗(yàn)證[J];農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué)報(bào);2005年01期

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