隨著國民經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展以及日益苛刻的能源與環(huán)境要求，人們對泵這一應(yīng)用廣泛的通用機(jī)械的性能提出了越來越高的要求。對葉輪、導(dǎo)葉及渦殼等過流部件進(jìn)行合理的設(shè)計，可以改變內(nèi)部流場的速度和壓力分布，達(dá)到提高泵水力性能的目的。 本文首次將吸入室、葉輪、導(dǎo)葉體和出水彎管四個過流部件耦合起來作為一個整體，變換可調(diào)葉片的安放角，模擬不同流量工況下混流泵內(nèi)三維不可壓湍流場，分析高比轉(zhuǎn)速混流泵的內(nèi)部流動特性，揭示其內(nèi)部流動的主要特征，并通過分析流場中的沖擊、二次回流等流動現(xiàn)象，研究其內(nèi)部流動現(xiàn)象的物理本質(zhì)，為高比轉(zhuǎn)速混流泵的優(yōu)化設(shè)計及性能改進(jìn)提供理論依據(jù)。 本文的主要工作及研究成果包括： 1．簡要介紹了國內(nèi)外混流泵的研究現(xiàn)狀、高比轉(zhuǎn)速混流泵的特點以及江蘇大學(xué)流體中心研究開發(fā)的211-80模型泵；并對流場計算的控制方程及其離散求解方法、網(wǎng)格生成技術(shù)等進(jìn)行了探討。 2．應(yīng)用Pro／Engineer軟件對211-80模型泵整體進(jìn)行三維造型；應(yīng)用專業(yè)前處理軟件Gambit對該混流泵內(nèi)流整體計算域進(jìn)行網(wǎng)格劃分；選用標(biāo)準(zhǔn)κ-ε湍流模型，利用有限控制體積法對雷諾平均的Navier-Stokes方程進(jìn)行數(shù)值離散，采用SIMPLEC算法求解，對211-80混流泵模型內(nèi)部三維湍流場在不同葉片安放角和不同流量工況下進(jìn)行數(shù)值模擬。 3．分析了211-80高比轉(zhuǎn)速混流泵的內(nèi)部流動特性，給出了直觀的泵內(nèi)流場整體靜壓分布、葉輪葉片靜壓分布，得出葉片工作面靜壓的最大、最小值隨流量的增大近似線性遞減這一結(jié)論：給出泵內(nèi)流場整體速度矢量分布，直觀描述了葉片和導(dǎo)葉進(jìn)口處的流動沖擊現(xiàn)象，計算得到葉輪葉片工作面的絕對速度分布等值線圖，速度分布和變化符合混流泵葉輪內(nèi)流動的一般規(guī)律；捕捉到各葉片安放角下小流量工況時，導(dǎo)葉進(jìn)口處的二次回流現(xiàn)象，驗證了通過調(diào)節(jié)葉片安放角可以有效地防止二次回流現(xiàn)象的發(fā)生；給出葉輪葉片湍動能、湍流耗散率和湍流強(qiáng)度圖，直觀地反映出三者的最大值均出現(xiàn)在葉片進(jìn)口處的同一位置。 4．給出了211-80混流泵模型各葉片安放角下的最優(yōu)工況位置，介紹了揚(yáng)程、軸功率和水力效率預(yù)測值的計算方法和公式；做出各葉片安放角下計算和試驗的泵外特性曲線，結(jié)果表明計算值與試驗結(jié)果基本一致，預(yù)測的精度較高，在極大流量工況點處由于流場湍流程度的進(jìn)一步加劇，導(dǎo)致預(yù)測誤差較大。
【學(xué)位單位】：江蘇大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2006
【中圖分類】：TH313
【部分圖文】：

裝配葉輪與導(dǎo)葉體的外殼實體飛繼而將整體模型保存為*.stP格式文件，導(dǎo)入專業(yè)前處理軟件Gambit中。圖3一14高比轉(zhuǎn)速混流泵過流部件實體與整體外殼實體由于本文模擬的是混流泵內(nèi)部流體的流動狀況，因此流場計算所用的計算區(qū)域應(yīng)為泵整體外殼實體減去泵內(nèi)葉輪、導(dǎo)葉體以及軸等流體無法穿過部件所得到的實體部分。在Gambit軟件中對之前導(dǎo)入的實體模型運(yùn)用Geometry腸lume/subtract命令，剪切后所得到的即為本文研究的高比轉(zhuǎn)速混流泵整體內(nèi)部流場計算域。下圖分別為葉輪部件、導(dǎo)葉體部件以及出水彎管的計算域。圖3一15葉輪計算域圖3一16導(dǎo)葉體計算域

Geometry腸lume/subtract命令，剪切后所得到的即為本文研究的高比轉(zhuǎn)速混流泵整體內(nèi)部流場計算域。下圖分別為葉輪部件、導(dǎo)葉體部件以及出水彎管的計算域。圖3一15葉輪計算域圖3一16導(dǎo)葉體計算域

江蘇大學(xué)碩士學(xué)位論文圖3一17出水彎管計算域在三維問題中，常用的網(wǎng)格單元包括:Hex(六面體單元)、He對 v/edge(網(wǎng)格主要由六面體組成，個別位置允許有楔形體)、Te川ybrid(網(wǎng)格主要由四面體組成，個別位置可以有六面體、錐體或楔形體)。常用的網(wǎng)格類型包括:MaP(規(guī)則的結(jié)構(gòu)網(wǎng)格)。subm即(塊結(jié)構(gòu)網(wǎng)格)、Cooper(非結(jié)構(gòu)網(wǎng)格)、TGrid(混合網(wǎng)格)等。其中，結(jié)構(gòu)網(wǎng)格和塊結(jié)構(gòu)網(wǎng)格只能使用Hex單元，非結(jié)構(gòu)網(wǎng)格可以使用Hex單元或Hex/研 /edge單元，混合網(wǎng)格使用Te川ybrid單元。分別對吸入室、葉輪、導(dǎo)葉體以及出水彎管四個過流部件計算域進(jìn)行網(wǎng)格劃分。對于上圖所示的葉輪和導(dǎo)葉體計算域，因其是該混流泵內(nèi)部流場中的重點區(qū)域

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本文編號：2825604