【摘要】：石油化工流程泵在化工流程中起著舉足輕重的作用,它直接影響著化工企業(yè)能否正常運(yùn)營。隨著石油化學(xué)工業(yè)的發(fā)展,人們對石油化工用泵提出了更新更高的要求。目前,石油化工流程泵正往大型化、高速化方向發(fā)展,HD型石油化工流程泵就是基于這種思路開發(fā)的一種新型化工流程泵。該泵構(gòu)思新穎,結(jié)構(gòu)緊湊,性能參數(shù)有別于其他類型泵。該泵可以輸送不含固體顆粒、具有腐蝕性的高溫、高壓及易燃、易爆或有毒的液體,適用于石油化工、煉油、化學(xué)制品等工業(yè)部門。 為了使HD型石油化工流程泵具有更好的性能,了解泵內(nèi)部流場的流動(dòng)規(guī)律顯得尤為重要。研究內(nèi)部流場規(guī)律的手段主要有實(shí)驗(yàn)和數(shù)值模擬兩種。雖然實(shí)驗(yàn)是最直接的方法,但是仍然面臨投資大、周期長等實(shí)際困難,實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確度和精度受測試儀器儀表及環(huán)境的制約,對內(nèi)部流場的分析和細(xì)微流動(dòng)現(xiàn)象的分析能力有限。隨著計(jì)算機(jī)科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展,以及流動(dòng)計(jì)算模型和數(shù)值求解技術(shù)的完善,通過CFD軟件模擬內(nèi)部流場越來越受到人們的重視。 本文總結(jié)了國內(nèi)外研究低比轉(zhuǎn)速離心泵的發(fā)展?fàn)顩r,研究了CFD理論和數(shù)學(xué)模型,并找出了適合HD型離心泵的數(shù)學(xué)模型。對HD型石油化工流程泵進(jìn)行實(shí)體建模和網(wǎng)格劃分,利用CFD軟件Fluent對該泵內(nèi)部流場進(jìn)行了數(shù)值計(jì)算和分析,研究了清水介質(zhì)時(shí),設(shè)計(jì)工況、大流量工況、小流量工況,三種不同流量工況下,內(nèi)部壓力、速度分布規(guī)律,捕捉到了一些重要的流動(dòng)現(xiàn)象: ● 在葉片背面進(jìn)口稍靠后的地方存在低壓區(qū),并且大流量時(shí)低壓區(qū)更為明顯,這將容易造成空蝕,對泵造成破壞。 ● 在葉片出口出現(xiàn)了尾跡流現(xiàn)象,尾跡區(qū)的大小與流量有密切聯(lián)系。 ● 對于雙吸葉片,在其匯合處,速度場和壓力場均出現(xiàn)波動(dòng),并且隨流量增大,波動(dòng)越明顯。 ● 隨著流量增大,葉片工作面與壓力面的壓力差減小。 ● 雙蝸殼內(nèi)的壓力分布呈180°對稱分布,靠近蝸殼內(nèi)側(cè)的壓力大于蝸殼外側(cè)的壓力,在隔舌處存在回流,在過渡流道內(nèi)存在回流與撞擊,流量不同,撞擊和回流的程度不同。 通過對捕捉到的現(xiàn)象進(jìn)行詳細(xì)分析,為改善泵的性能,優(yōu)化泵的設(shè)計(jì)提供了一些參考依據(jù)。預(yù)測結(jié)果表明,采用CFD軟件對輸送清水介質(zhì)時(shí)的數(shù)值模擬結(jié)果與實(shí)驗(yàn)結(jié)果誤差很小,證實(shí)了用FLUENT對低比轉(zhuǎn)速離心泵內(nèi)部流場進(jìn)行數(shù)值計(jì)算的正確性和可行性。
【圖文】：

件模擬葉輪和蝸殼內(nèi)部流場的可行性。葉輪的設(shè)計(jì)工況參數(shù)如表1一1，其設(shè)計(jì)幾何參數(shù)如表1一2;兩級石油化工流程泵的結(jié)構(gòu)圖如圖1.2;過渡流道的水力結(jié)構(gòu)可在圖1.3反映出。

畫出葉片的12個(gè)軸向截面圖，在繪制過程中應(yīng)注意每個(gè)軸截面的旋轉(zhuǎn)角度。然后將這12個(gè)軸向截面用邊界混合命令生成單個(gè)葉片實(shí)體，最后對葉片的各側(cè)面做倒圓，使其光滑，無尖角。單個(gè)葉片的生成圖如圖3.1。(2)多個(gè)葉片實(shí)體的生成:因?yàn)槿~輪的葉片為旋轉(zhuǎn)對稱結(jié)構(gòu)，所以其他的幾個(gè)葉片可以用旋轉(zhuǎn)復(fù)制命令生成。本課題模型為5個(gè)葉片，利用旋轉(zhuǎn)復(fù)制命令生成另外4個(gè)葉片，葉輪的5個(gè)葉片就生成了。(3)輪毅及前蓋板的生成:根據(jù)木模圖確定輪毅的尺寸和坐標(biāo)，先畫出輪毅的外輪廓線，然后利用旋轉(zhuǎn)命令生成輪毅。單吸結(jié)構(gòu)的葉輪模型如圖3.2。(4)雙吸葉輪的生成:HD40O一16OxZ型式石油化工流程泵的首級葉輪為雙吸結(jié)構(gòu)，對于雙吸葉輪可以理解為兩個(gè)單吸葉輪背靠背組成，去掉后蓋板，，只留輪毅。因此利用旋轉(zhuǎn)對稱命令生成葉輪的另一半，并剪切掉后蓋板。整個(gè)葉輪的模型就建成了。(見圖3.3)(5)葉輪流道的生成:利用布爾運(yùn)算切除命令
【學(xué)位授予單位】：蘭州理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2006
【分類號】：TH311

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本文編號：2644043