發(fā)布時間：2020-10-31 05:31

　　 離心泵在運行過程中,空化會使其過流部件產(chǎn)生磨蝕破壞,產(chǎn)生噪聲和振動,空化嚴重時泵的效率顯著降低甚至不能正常運行。因此,如何提高離心泵空化空蝕性能是流體機械研究領域的一個重要研究方向。 隨著計算流體力學的發(fā)展和計算機性能的提高,用數(shù)值模擬來分析離心泵內(nèi)部的空化流動已經(jīng)成為可能。應用數(shù)值模擬的方法可以對試驗難以測量的參數(shù)進行預估,而不需要大量的試驗,應用數(shù)值模擬的方法對離心泵進行分析和工程設計,有利于提高工作的可靠性和經(jīng)濟性。數(shù)值模擬方法已經(jīng)成為離心泵分析、設計的一個重要手段。 本文以計算流體力學為基礎,應用商用CFD軟件Fluent為工具,采用RNGk-ε兩方程模型、混合多相流模型、空化模型和SIMPLEC算法,對比轉(zhuǎn)數(shù)n_s=91.9離心泵葉輪流道內(nèi)的空化流場進行數(shù)值模擬及預測,得到空化流場的壓力、速度和空泡體積組份分布,計算結果與理論結果基本吻合,表明所采用的空化模型能真實反映泵內(nèi)空化流動情況,這對葉輪的優(yōu)化設計有重要意義。通過分析計算結果發(fā)現(xiàn):1)對離心泵全流道內(nèi)的空化流場進行模擬得到在進口段和蝸殼段均沒有明顯的空化發(fā)生,葉輪內(nèi)空化主要發(fā)生在葉片背面進口稍后處,靠近前蓋板的位置,該位置存在明顯的低壓區(qū);2)大流量工況下,葉輪內(nèi)低壓區(qū)的面積和空泡體積分數(shù)均遠大于設計工況和小流量工況,說明在大流量工況下運行容易造成空蝕破壞;3)在非定�？栈鲌龅哪M中,葉輪在一個旋轉(zhuǎn)周期內(nèi),空化強度隨時間的變化情況是由弱到強,又由強到弱的非定常變化過程,但單個葉片空化最嚴重的地方是在葉片背面進口稍后處和前蓋板接觸的地方,葉片的出水邊附近沒有明顯空化現(xiàn)象發(fā)生。這與定�？栈鲌龅哪M結果是一致的。4)在空化發(fā)生的進程中,隨著裝置空化余量NPSHA的降低,葉輪內(nèi)空泡體積組份分數(shù)逐漸增加,葉片表面壓力和空泡體積組份分布開始不均勻,揚程H和水力效率η_h出現(xiàn)下降的趨勢,說明空化嚴重時影響泵的性能。 為了驗證數(shù)值模擬的準確性,分別計算了該泵在不同流量下的揚程。計算值和試驗值比較發(fā)現(xiàn)在設計流量(45.7 m~3/h)附近誤差小于5%。由此說明數(shù)值模擬結果較準確。
【學位單位】：蘭州理工大學
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2008
【中圖分類】：TH311
【部分圖文】：

碩士學位論文像爆豆似的嚼嚼啪啪的響聲。根據(jù)蝕噪聲和周圍環(huán)境的噪聲以及機器內(nèi)確定其程度是相當困難的。在這種情對金屬的破壞。壞條件下工作時，泵過流部件的某些地金屬表面受到像利刃似的高頻(600使金屬表面出現(xiàn)麻點以致穿孔。嚴重蝕破壞處機械力作用外還伴有電解、

出葉片的12個軸截面圖，這12個軸截面在繪制過程中應注意每個軸界面的旋轉(zhuǎn)角度。然后將12個軸截面用邊界混合命令生成單個葉片實體。單個葉片的生成圖如圖4.1。圖4.1單個葉片生成圖(2)多個葉片實體的生成:因為葉輪的葉片為旋轉(zhuǎn)對稱結構，所以其他的幾個葉片可以用旋轉(zhuǎn)復制命令生成。本課題模型為6個葉片，利用旋轉(zhuǎn)復制命令生成另外5個葉片，葉輪的5個葉片就生成了。(3)前后蓋板及葉輪流道的生成:根據(jù)葉輪水力圖確定蓋板的尺寸坐標，有旋轉(zhuǎn)命令生成葉輪蓋板，再利用剪切命令，用葉片實體模型剪切葉輪模型，最后得到

碩士學位論文葉輪流道實體(見圖4.2)。 4.1.3蝸殼實體模型的建立1.按照蝸殼的水力圖，利用做曲線的命令分別做出蝸殼八個截面的形狀。2.利用混合掃描方法直接生成蝸殼的第一至第八截面部分。3.利用邊界混合命令生成擴散段部分。4.利用倒角命令生成隔舌。為了避免泵進口的流動受到葉輪的影響，加入一個進口延伸段，直接用拉伸命令生成。由于在后續(xù)的網(wǎng)格劃分和計算中需要將葉片流道、進口延伸段以及蝸殼分開處理，所以最后生成進口延伸段與葉輪區(qū)域以及葉輪區(qū)域與蝸殼區(qū)域的禍合面。生成的離心泵三維模型如圖4.3所示圖4.2葉輪模型圖圖4.3離心泵三維模型圖4.2網(wǎng)格生成4.2.1網(wǎng)格生成概述網(wǎng)格生成技術是指:對不規(guī)則區(qū)域中的流動或傳熱問題進行數(shù)值計算之前，對不規(guī)則區(qū)域進行離散以生成計算網(wǎng)格的方法。網(wǎng)格生成是數(shù)值計算中的一個重要的前處理過程(preprocessing)，對于復雜區(qū)域中流動的計算，網(wǎng)格生成所需的時間常占總時間的一半以上，以有限差分法為基礎的數(shù)值解法，要求在一個規(guī)則的網(wǎng)格內(nèi)進行求解，要求將不規(guī)則的幾何邊界劃分為規(guī)則的幾何邊界，這樣，不同的幾何形狀就勢必需要采用不同的網(wǎng)格生成方法
【引證文獻】

相關期刊論文 前1條

1 劉厚林;劉東喜;王勇;杜輝;徐歡;;泵空化流數(shù)值計算研究現(xiàn)狀及展望[J];流體機械;2011年09期

相關碩士學位論文 前3條

1 李思;離心泵直錐形吸水室的內(nèi)流特性分析及其結構研究[D];浙江工業(yè)大學;2010年

2 李顏;基于CFD的船用離心泵葉輪抗汽蝕優(yōu)化設計[D];大連海事大學;2012年

3 桑迪科;沖壓式多級離心泵內(nèi)流場數(shù)值模擬及水力性能研究[D];華南理工大學;2010年

本文編號：2863510