潛水?dāng)嚢杵髁鲌?chǎng)分析及運(yùn)行優(yōu)化
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【摘要】：隨著水污染日益嚴(yán)重,污水處理已成為當(dāng)今社會(huì)一個(gè)重要的話題。攪拌是污水處理的重要環(huán)節(jié),潛水?dāng)嚢杵魇撬幚砉に囍嘘P(guān)鍵設(shè)備之一,在工業(yè)和生活污水處理中得到廣泛運(yùn)用,其攪拌和推流的功能效果對(duì)污水處理質(zhì)量、節(jié)能降耗有著重要的影響,研究攪拌流場(chǎng)及其運(yùn)行優(yōu)化具有理論意義和工程運(yùn)用價(jià)值。采用Turbogrid、Pro-E、ICEM軟件,對(duì)軸流泵葉輪、貝特葉輪、水池、簡(jiǎn)化電機(jī)殼模型、導(dǎo)水錐三維建模并進(jìn)行網(wǎng)格劃分,基于標(biāo)準(zhǔn)的k-ε湍流模型,對(duì)不同電機(jī)轉(zhuǎn)速、不同葉片間隙、不同葉片安放角、不同攪拌安裝角度、有無導(dǎo)流殼等工況進(jìn)行數(shù)值模擬。分析潛水?dāng)嚢杵鞯耐獠苛鲌?chǎng)和內(nèi)部流場(chǎng)特性,并對(duì)不同工況下的潛水?dāng)嚢杵鞯耐馓匦詤?shù)對(duì)比研究,對(duì)不同運(yùn)行工況下的潛水?dāng)嚢杵鲾嚢栊Ч龀鼍C合評(píng)價(jià),得出最優(yōu)運(yùn)行工況；將軸流泵葉片和貝特葉輪做對(duì)比研究,比較各自的優(yōu)缺點(diǎn)。根據(jù)牛頓第三定律的作用力與反作用力的原理自行設(shè)計(jì)了一套實(shí)驗(yàn)裝置,對(duì)潛水?dāng)嚢杵鞯妮S向推力和扭矩以及潛水?dāng)嚢杵鞯碾姍C(jī)功率進(jìn)行測(cè)量,將外特性實(shí)驗(yàn)結(jié)果和數(shù)值模擬結(jié)果做對(duì)比研究；同時(shí)利用旋槳儀對(duì)池內(nèi)的流場(chǎng)進(jìn)行測(cè)量,將流場(chǎng)測(cè)量結(jié)果與數(shù)值模擬結(jié)果做對(duì)比分析。隨著葉片安放角的增大,軸功率和軸向推力逐漸增大,當(dāng)葉片安放角度為+4°時(shí),基本滿足攪拌要求；隨著電機(jī)轉(zhuǎn)速的增加,軸功率和推力不斷增加,有效攪拌比不斷增大,兼顧基本攪拌要求和能耗,選擇576r/min作為最優(yōu)轉(zhuǎn)速；安裝角度對(duì)出口流量和軸功率無影響,隨著安裝角度的增加,池內(nèi)攪拌流域面積不斷增加,死區(qū)的面積不斷減小,當(dāng)安裝角度為45°時(shí),攪拌區(qū)域的面積達(dá)到最大值,隨著安裝角度的繼續(xù)增加,攪拌區(qū)域面積逐漸減小,但均大于0°安裝角度時(shí)的攪拌面積；隨著葉片間隙的增大,潛水?dāng)嚢杵魅~輪內(nèi)部靠近導(dǎo)管的流體受到的擾動(dòng)變強(qiáng),射流出流的擴(kuò)散角度呈現(xiàn)一定的擴(kuò)散趨勢(shì),出口流量與葉片間隙大小無關(guān),最終選取了6mm作為最優(yōu)葉片間隙；由于葉片受力變大,有導(dǎo)管的潛水?dāng)嚢杵鞅葻o導(dǎo)管的電機(jī)功率要小、能耗低,無導(dǎo)管潛水?dāng)嚢杵魃淞鲾_動(dòng)半徑要大,無導(dǎo)管潛水?dāng)嚢杵鲾嚢栊Ч茫惠S流泵葉輪推進(jìn)距離遠(yuǎn),能有效減小邊壁效應(yīng),貝特葉輪整體攪拌效果較好�；魻杺鞲衅骱妥冾l器組合實(shí)現(xiàn)了對(duì)電機(jī)轉(zhuǎn)速的精確控制和測(cè)量。實(shí)驗(yàn)推力和扭矩測(cè)量裝置測(cè)量精度高,扭矩和推力的數(shù)值模擬值和實(shí)驗(yàn)室誤差�。煌瑫r(shí)旋槳儀測(cè)量的流速的趨勢(shì)與數(shù)值模擬值一致,有效驗(yàn)證了數(shù)值模擬的準(zhǔn)確性。
【關(guān)鍵詞】：CFD 潛水?dāng)嚢杵?/strong> 導(dǎo)管 間隙 安放角 調(diào)速 有效攪拌比
【學(xué)位授予單位】：揚(yáng)州大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：X703.3;TQ051.72
【目錄】：
- 摘要4-5
- ABSTRACT5-10
- 第一章 緒論10-16
- 1.1 研究背景和意義10-11
- 1.2 潛水?dāng)嚢杵鞯慕榻B11-13
- 1.3 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀13-15
- 1.3.1 國外研究現(xiàn)狀13-14
- 1.3.2 國內(nèi)研究現(xiàn)狀14-15
- 1.4 本文研究?jī)?nèi)容15-16
- 第二章 攪拌流場(chǎng)數(shù)值模擬16-25
- 2.1 潛水?dāng)嚢杵魅~片16-18
- 2.2 CFX軟件簡(jiǎn)介18
- 2.3 潛水?dāng)嚢铏C(jī)數(shù)值模擬方法18-19
- 2.4 數(shù)值模擬基本參數(shù)19-24
- 2.4.1 計(jì)算模型三維造型19-20
- 2.4.2 計(jì)算模型三維造型20-21
- 2.4.3 理論基礎(chǔ)21-22
- 2.4.4 邊界條件設(shè)置和數(shù)值求解設(shè)置22-24
- 2.5 本章小結(jié)24-25
- 第三章 葉片安放角對(duì)流場(chǎng)的影響及分析25-32
- 3.1 潛水?dāng)嚢杵髁鲌?chǎng)分析25-28
- 3.2 潛水?dāng)嚢杵魍馓匦詤?shù)分析28-30
- 3.3 潛水?dāng)嚢杵鲾嚢栊Ч治?/span>30-31
- 3.4 本章小結(jié)31-32
- 第四章 潛水?dāng)嚢杵鳟a(chǎn)品的數(shù)值模擬32-58
- 4.1 電機(jī)轉(zhuǎn)速對(duì)流場(chǎng)的影響32-37
- 4.1.1 潛水?dāng)嚢杵髡{(diào)速原理33
- 4.1.2 實(shí)驗(yàn)方案及流場(chǎng)分析33-36
- 4.1.3 潛水?dāng)嚢杵魍馓匦詤?shù)分析36
- 4.1.4 潛水?dāng)嚢杵髯顑?yōu)轉(zhuǎn)速選擇36-37
- 4.2 安裝角度對(duì)流場(chǎng)的影響37-42
- 4.2.1 不同安裝角度流場(chǎng)分析38-40
- 4.2.2 外特性參數(shù)分析40-41
- 4.2.3 最佳安裝角度41-42
- 4.3 葉片間隙對(duì)流場(chǎng)的影響42-48
- 4.3.1 外流場(chǎng)和內(nèi)部流場(chǎng)分析42-45
- 4.3.2 軸功率和推力值45
- 4.3.3 池內(nèi)流場(chǎng)分析45-47
- 4.3.4 最佳葉片間隙47-48
- 4.4 有無導(dǎo)管潛水?dāng)嚢杵餍阅懿町?/span>48-56
- 4.4.1 潛水?dāng)嚢杵鲾嚢枇鲌?chǎng)分析48-54
- 4.4.2 有無導(dǎo)管潛水?dāng)嚢杵鞴β什町惙治?/span>54-56
- 4.4.3 有無導(dǎo)管潛水?dāng)嚢杵鞯脑u(píng)定56
- 4.5 本章小結(jié)56-58
- 第五章 自行設(shè)計(jì)葉片和產(chǎn)品對(duì)比分析58-63
- 5.1 流場(chǎng)對(duì)比分析58-61
- 5.2 攪拌效果對(duì)比分析61-62
- 5.3 本章小結(jié)62-63
- 第六章 潛水?dāng)嚢杵鲗?shí)驗(yàn)63-72
- 6.1 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/span>63
- 6.2 實(shí)驗(yàn)裝置63-67
- 6.2.1 潛水?dāng)嚢杵靼惭b方式63-65
- 6.2.2 潛水?dāng)嚢杵魍屏εぞ販y(cè)量原理65-66
- 6.2.3 流場(chǎng)流速測(cè)量裝置66-67
- 6.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析67-71
- 6.3.1 無導(dǎo)管和有導(dǎo)管潛水?dāng)嚢杵鲄?shù)和流場(chǎng)測(cè)量67-69
- 6.3.2 有導(dǎo)管潛水?dāng)嚢杵鲄?shù)和流場(chǎng)測(cè)量69-71
- 6.4 本章小結(jié)71-72
- 第七章 結(jié)論與展望72-74
- 7.1 結(jié)論72-73
- 7.2 前景和展望73-74
- 參考文獻(xiàn)74-77
- 碩士期間發(fā)表論文和成果77-78
- 致謝78-79
【參考文獻(xiàn)】
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，本文編號(hào)：725026
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