【摘要】：軸流泵廣泛應(yīng)用于國(guó)民經(jīng)濟(jì)各領(lǐng)域，大量的市場(chǎng)需求對(duì)軸流泵的效率和運(yùn)行穩(wěn)定性提出了更高的要求，葉輪是軸流泵的重要元件，葉輪設(shè)計(jì)是否合理直接影響到軸流泵性能的好壞，軸流泵的水力模型是保證真機(jī)的能量標(biāo)準(zhǔn)、空蝕標(biāo)準(zhǔn)和運(yùn)行穩(wěn)定的根本。升力法是傳統(tǒng)的軸流泵葉輪水力設(shè)計(jì)方法，是一種半理論半經(jīng)驗(yàn)的方法，目前用流線法設(shè)計(jì)出了性能優(yōu)秀的離心泵和混流泵水力模型，由于上述泵型同屬葉片泵，本文中采用上述兩種方法分別設(shè)計(jì)出軸流泵葉輪的水力模型，并對(duì)兩種葉輪性能進(jìn)行比較。 要提高軸流泵的效率、擴(kuò)大工況范圍和提高可靠性，必須對(duì)泵的內(nèi)部流動(dòng)進(jìn)行深入研究。通過對(duì)軸流泵內(nèi)部流動(dòng)進(jìn)行數(shù)值模擬，獲得準(zhǔn)確的內(nèi)部流場(chǎng)分布及各個(gè)過流部件的流動(dòng)狀態(tài)信息，是設(shè)計(jì)出優(yōu)秀泵模型及對(duì)其進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)的有效手段。 本文主要研究工作和取得的成果如下： 1、對(duì)國(guó)內(nèi)外軸流泵的研究現(xiàn)狀進(jìn)行概括總結(jié)及綜合分析，根據(jù)軸流泵的基本設(shè)計(jì)理論分別采用升力法和流線法對(duì)葉輪進(jìn)行水力設(shè)計(jì)。 2、運(yùn)用三維造型軟件Pro/E對(duì)軸流泵的過流部件進(jìn)行三維實(shí)體造型，借助ICEM對(duì)實(shí)體模型劃分出非結(jié)構(gòu)化的網(wǎng)格。 3、對(duì)初始設(shè)計(jì)的兩種水力模型進(jìn)行數(shù)值計(jì)算，通過分析計(jì)算結(jié)果做出能量性能預(yù)估。比較兩種水力模型的效率預(yù)估值，提出了采用流線法設(shè)計(jì)出性能指標(biāo)更好的軸流泵水力模型。 4、運(yùn)用CFD流場(chǎng)仿真技術(shù)對(duì)軸流泵的內(nèi)部流動(dòng)進(jìn)行研究，計(jì)算以雷諾時(shí)均N-S方程和連續(xù)方程作為控制方程，采用標(biāo)準(zhǔn)κ-ε雙方程的湍流模型使方程組封閉，使用SIMPLEC算法對(duì)流速和壓力進(jìn)行求解，，離散以二階精度差分格式實(shí)現(xiàn)。在不同工況下對(duì)軸流泵的內(nèi)部流動(dòng)進(jìn)行詳細(xì)的數(shù)值模擬，得到并分析各過流部件內(nèi)部詳細(xì)的流動(dòng)信息。
[Abstract]:The axial flow pump is widely used in various fields of the national economy. A large number of market demands put forward higher requirements for the efficiency and operation stability of the axial flow pump. Impeller is an important component of the axial flow pump. Whether impeller design is reasonable or not directly affects the performance of axial flow pump. The hydraulic model of axial flow pump is the fundamental to ensure the energy standard cavitation erosion standard and operation stability of real machine. The lift method is a traditional hydraulic design method for impeller of axial flow pump, which is a semi-theoretical and semi-empirical method. At present, the hydraulic models of centrifugal pump and mixed flow pump with excellent performance have been designed by streamline method. In this paper, the hydraulic models of axial flow pump impellers are designed by using the above two methods, and the performances of the two impellers are compared. In order to improve the efficiency of the axial flow pump, expand the operating range and improve the reliability, the internal flow of the pump must be deeply studied. Through the numerical simulation of the internal flow of the axial flow pump, the accurate internal flow field distribution and the flow state information of each flow passing part are obtained, which is an effective means to design the excellent pump model and optimize its design. The main research work and achievements in this paper are as follows: 1. The current research situation of axial flow pump at home and abroad is summarized and analyzed. According to the basic design theory of axial flow pump, hydraulic design of impeller is carried out by lift method and streamline method respectively. 2. 3D modeling software Pro/E is used to model the flow parts of axial flow pump, and ICEM is used to divide the model into unstructured meshes. 3. Two kinds of hydraulic models are numerically calculated, and the energy performance is predicted by analyzing the results. Compared with the efficiency of the two hydraulic models, an axial flow pump hydraulic model with better performance index was designed by streamline method. 4. The internal flow of axial flow pump is studied by CFD flow field simulation technique. The Reynolds time averaged N-S equation and continuous equation are used as governing equations, and the turbulent model of standard 魏-蔚 double equation is used to close the equations. The SIMPLEC algorithm is used to solve the velocity and pressure, and the discretization is realized by the second order precision difference scheme. Detailed numerical simulation of the internal flow of axial flow pump is carried out under different operating conditions, and detailed flow information is obtained and analyzed.
【學(xué)位授予單位】：蘭州理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2012
【分類號(hào)】：TH311

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本文編號(hào)：2351470