本文選題：乳化液泵 + CFD　； 參考：《太原科技大學(xué)》2012年碩士論文

【摘要】：為滿足綜采工作面快速移架的要求，對高壓、大流量礦用乳化液泵性能提出了很高的要求。泵頭內(nèi)的流場狀態(tài)對液化液泵的工作性能影響很大，而傳統(tǒng)的試驗(yàn)方法很難得到泵工作過程中的壓力、速度等流場信息，本文以RBW330/31.5型三柱塞乳化液泵為研究對象，應(yīng)用的CFD計(jì)算軟件對乳化液泵吸液過程進(jìn)行了研究，實(shí)現(xiàn)了泵內(nèi)流場的可視化，為乳化液泵的設(shè)計(jì)和性能分析提供了一種新研究手段。論文的主要研究內(nèi)容和結(jié)論有： 通過對泵內(nèi)流道模型做動態(tài)的CFD計(jì)算，得到了乳化液泵單個泵頭體腔內(nèi)吸液過程中各個時刻的壓力和速度分布圖像，實(shí)現(xiàn)了泵吸液過程的可視化，根據(jù)圖像結(jié)果得知：在柱塞啟動時會造成液體壓能的加速度損失，柱塞達(dá)到最大速度后，柱塞端面及附近區(qū)域形成液壓沖擊。 根據(jù)泵頭體內(nèi)流道的實(shí)際尺寸，使用SolidWorks建立泵內(nèi)流道模型，在對邊角和復(fù)雜形狀處做簡化處理后，得到泵的計(jì)算區(qū)域模型。將模型導(dǎo)入Gambit通過對整體的計(jì)算模型區(qū)域切割為可以相互交換流場信息的獨(dú)立的多子區(qū)域模型，再對每個獨(dú)立子區(qū)域模型劃分網(wǎng)格，方便地實(shí)現(xiàn)了網(wǎng)格劃分并提高了網(wǎng)格質(zhì)量。針對閥芯附近由于邊界形狀復(fù)雜導(dǎo)致流動形態(tài)復(fù)雜混亂，通過在閥芯附近做局部網(wǎng)格加密處理，設(shè)置適當(dāng)?shù)倪吔鐥l件，滿足了對計(jì)算精度的需要。在FLUENT中模擬計(jì)算時，應(yīng)用動網(wǎng)格技術(shù)，編制了控制活塞端面和閥芯邊界運(yùn)動的UDF程序，編譯嵌入到FLUENT軟件中共同實(shí)時處理數(shù)據(jù)信息，實(shí)現(xiàn)了吸液過程柱塞端面邊界和閥芯邊界位置的變化，進(jìn)行模型的動態(tài)計(jì)算。使用后處理軟件得到了吸液過程中各個時刻的靜壓力和速度的分布。 通過動態(tài)的CFD計(jì)算研究了乳化液泵吸液閥芯半錐角、轉(zhuǎn)速和吸液彈簧剛度對泵頭內(nèi)流場特性的影響。由可視化處理結(jié)果得出： ①吸液閥芯半錐角對泵內(nèi)液體壓能的加速度損失影響不大；閥芯半錐角為60°時，，產(chǎn)生的液壓沖擊最大； ②泵轉(zhuǎn)速的升高造成泵內(nèi)液壓能加速度損失升高，產(chǎn)生的液壓沖擊也隨著轉(zhuǎn)速的升高而升高； ③彈簧剛度對泵內(nèi)液壓能加速度損失的影響很小，泵實(shí)際的彈簧剛度會產(chǎn)生較大的液壓沖擊。
[Abstract]:In order to meet the requirement of quick moving frame in fully mechanized mining face, the performance of high pressure and large flow mine emulsion pump is put forward. The flow field in the pump head has a great influence on the performance of the liquid pump, but the traditional test method is difficult to obtain the flow field information such as pressure and velocity during the pump operation. In this paper, the RBW330/31.5 three-plunger emulsion pump is taken as the research object. The suction process of emulsion pump is studied by using CFD calculation software, and the visualization of flow field in the pump is realized, which provides a new research method for the design and performance analysis of emulsion pump. The main contents and conclusions of this paper are as follows: Through the dynamic CFD calculation of the flow channel model in the pump, the distribution of pressure and velocity at every time during the suction process of the single pump head of the emulsion pump is obtained, and the visualization of the suction process of the pump is realized. According to the image results, the acceleration loss of liquid pressure energy will be caused when the plunger starts, and when the plunger reaches the maximum velocity, the hydraulic impact will be formed on the end face of the plunger and its adjacent area. According to the actual size of the flow channel in the pump head, the model of the flow channel in the pump is established by using SolidWorks. After simplifying the edge angle and the complex shape, the calculation region model of the pump is obtained. The model is imported into Gambit by cutting the whole computational model area into an independent multi-sub-region model which can exchange flow field information with each other, and then gridding each independent sub-region model, which realizes the mesh division conveniently and improves the mesh quality. Due to the complex boundary shape in the vicinity of the valve core, the flow pattern is complicated and chaotic. By doing local mesh encryption near the valve core, appropriate boundary conditions are set to meet the need of calculation accuracy. When simulating calculation in FLUENT, a UDF program for controlling the movement of piston end face and valve core boundary is compiled and embedded into FLUENT software to process data information in real time. The end boundary of the plunger and the boundary position of the valve core are changed in the process of fluid absorption, and the dynamic calculation of the model is carried out. The distribution of static pressure and velocity at each time during the suction process was obtained by using the post-processing software. The effects of half-cone angle, rotational speed and spring stiffness of the sucking valve core on the flow field characteristics of the pump head were studied by dynamic CFD calculation. The visual processing results show that: (1) the half cone angle of the sucking valve core has little effect on the acceleration loss of the liquid pressure energy in the pump, and the hydraulic impact is the biggest when the valve core half cone angle is 60 擄; (2) the acceleration loss of hydraulic energy increases with the increase of pump speed, and the hydraulic impact increases with the increase of rotational speed. (3) the spring stiffness has little effect on the acceleration loss of hydraulic energy in the pump, and the actual spring stiffness of the pump will have a large hydraulic impact.
【學(xué)位授予單位】：太原科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2012
【分類號】：TH38

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本文編號：1821698