【摘要】：本課題屬“十五”國家重大科技專項(xiàng)“輕小型移動(dòng)式與大型自走式噴灌機(jī)組配套產(chǎn)品研制與產(chǎn)業(yè)化開發(fā)(項(xiàng)目編號(hào):2002AA6Z3161)”項(xiàng)目。 自吸泵廣泛應(yīng)用于農(nóng)業(yè)、船舶、市政、電力、礦山、化工等部門。與普通離心泵相比,這種泵能夠?qū)崿F(xiàn)自吸,因此應(yīng)用廣泛,特別是在現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)中實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制的節(jié)水灌溉方面,自吸式噴灌泵是其核心設(shè)備。我國目前生產(chǎn)的自吸泵基本上都是離心式自吸泵,泵的自吸方式大多數(shù)是氣液混合式,可分為內(nèi)混式和外混式兩種型式。這種結(jié)構(gòu)型式的自吸泵由于采用渦殼式壓水室,因此具有較大的氣液分離室,從而導(dǎo)致泵的體積、重量過大,搬運(yùn)困難。泵體結(jié)構(gòu)復(fù)雜,鑄造、加工難度相對(duì)較大,而且性能上還存在一些不足,如吸程較低,必需汽蝕余量較大,自吸時(shí)間較長,運(yùn)行費(fèi)用較高。 因此,本文在分析自吸噴灌泵自吸原理的基礎(chǔ)上,為了達(dá)到改進(jìn)水力設(shè)計(jì)方法和自吸結(jié)構(gòu),以提高泵的效率和自吸性能,提出了一種新型的自吸泵——射流式自吸噴灌泵。該泵在結(jié)構(gòu)上作了以下創(chuàng)新:①進(jìn)口流道引入射流自吸裝置;②壓水室采用導(dǎo)葉式結(jié)構(gòu)。自吸裝置對(duì)泵的進(jìn)口流場(chǎng)能夠形成負(fù)壓區(qū),提供比較大的真空度,提高了自吸性能,縮短了自吸時(shí)間,也提高了整個(gè)機(jī)組的性能和效率,降低了運(yùn)行成本。壓水室采用導(dǎo)葉式結(jié)構(gòu)能夠盡快地把液體的動(dòng)能轉(zhuǎn)換為壓力能,同時(shí)能夠使泵腔內(nèi)的流動(dòng)更趨合理均勻,提高泵內(nèi)氣液分離的能力,并且能平衡葉輪徑向力。對(duì)于該泵的內(nèi)部結(jié)構(gòu)分析采用三維流場(chǎng)數(shù)值計(jì)算,因?yàn)槿S數(shù)值模擬計(jì)算能夠比較直觀地表達(dá)泵內(nèi)的流動(dòng)信息。最后設(shè)計(jì)生產(chǎn)出的自吸泵,并對(duì)該泵進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究,分析實(shí)際工況下上述的改變對(duì)功率、流速、自吸性能的影響,利用實(shí)驗(yàn)來比較驗(yàn)證計(jì)算的結(jié)果。本文的主要工作如下: 1.概述了自吸泵的研究現(xiàn)狀和前人的研究成果,提出了一種新型射流式自吸泵的設(shè)計(jì)理論及方法。指出了本課題研究的理論含義和實(shí)踐意義。 2.利用三維造型軟件Pro/ENGINEER,繪出了泵以及泵自吸裝置結(jié)構(gòu)的三維立體模型。簡要介紹了網(wǎng)格生成技術(shù),并把混合結(jié)構(gòu)網(wǎng)格生成技術(shù)應(yīng)用于射流式自吸泵的進(jìn)口流場(chǎng)。通過構(gòu)造泊松方程源項(xiàng)P、Q、R分布函數(shù)控制網(wǎng)格的疏密度。 3.概括介紹了湍流與計(jì)算流體力學(xué)的發(fā)展現(xiàn)狀及在工程中的應(yīng)用,對(duì)計(jì)算模型進(jìn)行了闡述,應(yīng)用商業(yè)CFD軟件FLUENT對(duì)進(jìn)口三維不可壓湍流流場(chǎng)進(jìn)行數(shù)值模擬,確定其求解區(qū)域并引入邊界條件,采用更符合實(shí)際工程中廣泛應(yīng)用的RNGK-ε雙方程湍流模式,利用有限體積法對(duì)控制方程進(jìn)行離散,采用交錯(cuò)網(wǎng)格存放變
【圖文】：

因?yàn)镻or/ENGLNEER的三維建模是參數(shù)化設(shè)計(jì)，所以在建好模型后可以在模型參數(shù)中改變噴嘴的尺寸，就直接能夠得到其他系列的噴嘴。因此得到的S型進(jìn)口流場(chǎng)的三維模型如圖3一l，圖3一2所示。圖3一1進(jìn)口流道的三維模型(視圖一)圖3一2進(jìn)口流道的三維模型(視圖二)得出了泵S型進(jìn)口流道之后，就可以得到進(jìn)口流道的計(jì)算區(qū)域。在接下來的流體數(shù)值模擬中將利用這個(gè)三維模型，，采用流體計(jì)算軟件Fluent進(jìn)行數(shù)值模擬。3.5泵葉輪的三維造型水泵葉輪屬過流部件，確定了水力尺寸之后，就可以確定結(jié)構(gòu)尺寸。水泵葉輪的葉片一般分為扭曲葉片和圓柱形葉片兩種。對(duì)于扭曲葉片的造型，三維繪圖軟件Por/ENGLNEER一般采用讀入點(diǎn)的空間坐標(biāo)來造型，或是采用截面相交截除法，也就是利用幾個(gè)空間體相交所得的交集來得到所要繪制的三維立體圖。由于在水力設(shè)計(jì)時(shí)

江蘇大學(xué)碩士學(xué)位論文圖3一3葉輪的三維模型圖3一導(dǎo)葉和泵體的三維造型3.6泵體和導(dǎo)葉體的三維造型與普通的離心泵相比較，射流式自吸離心泵采用的是徑向?qū)~式壓水室的結(jié)構(gòu)，分水室也不是采用普通的渦殼式的結(jié)構(gòu)。為了能夠提高泵的氣液分離能力，這里是在保證泵整體結(jié)構(gòu)緊湊的條件下，盡量增大氣液分離室的體積，提高氣液分離的能力。先在建立體的命令(Sohd)中的拉伸(Protursino)條目下，拉伸生成泵體的三維實(shí)體，然后在泵體內(nèi)再作出導(dǎo)葉體的三維實(shí)體。其中導(dǎo)葉體為直接圓柱拉伸生成的導(dǎo)葉。最終生成的泵體和導(dǎo)葉體的三維模型如圖3一4所示。3.7泵的整體裝配三維造型泵的葉輪、泵體、蓋板、進(jìn)口以及回流系統(tǒng)的三維實(shí)體生成后，利用Por/ENGLNEER的零件設(shè)計(jì)和裝配模塊，把它們結(jié)合為一體。具體實(shí)現(xiàn)過程如下:打開新的pro/ENGLNEER中的Assembly模塊~Component~Assemble~然后就彈開一個(gè)對(duì)話框
【學(xué)位授予單位】：江蘇大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2005
【分類號(hào)】：TH311

【引證文獻(xiàn)】

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1 劉建瑞;周貴平;;射流式自吸噴灌泵的研究進(jìn)展與展望[J];農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué)報(bào);2007年08期

2 劉建瑞;周貴平;施衛(wèi)東;孔繁余;金樹德;;新型高效自吸噴灌泵的設(shè)計(jì)與試驗(yàn)[J];排灌機(jī)械;2006年04期

3 劉建瑞;周貴平;施衛(wèi)東;孔繁余;;輕小型射流式自吸噴灌泵設(shè)計(jì)與研究[J];水泵技術(shù);2006年03期

4 儀修堂;蘭才有;竇以松;高戰(zhàn)地;;內(nèi)混式自吸離心泵射流自吸裝置的試驗(yàn)研究[J];水利學(xué)報(bào);2006年11期

5 劉建瑞;李文科;施衛(wèi)東;孔繁余;袁海宇;;射流式自吸離心泵的試驗(yàn)研究[J];中國農(nóng)村水利水電;2007年04期

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1 郭晟;微泡生成機(jī)理及微泡發(fā)生器的優(yōu)化設(shè)計(jì)研究[D];昆明理工大學(xué);2007年

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3 李允昌;465Q內(nèi)燃機(jī)冷卻水泵的優(yōu)化設(shè)計(jì)[D];廣西大學(xué);2008年

4 高強(qiáng);轉(zhuǎn)子式機(jī)油泵參數(shù)化設(shè)計(jì)與流體特性分析[D];上海工程技術(shù)大學(xué);2011年

本文編號(hào)：2637221