本文關(guān)鍵詞：含氣率變化對軸流式油氣混輸泵軸扭應(yīng)力的影響及改善，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：軸是泵體當(dāng)中轉(zhuǎn)動部分很重要的組成部件之一,對于混輸泵來講,由于在輸送中介質(zhì)很復(fù)雜,所以軸不僅起傳遞功率的功能,而且還能起到承載彎曲、扭轉(zhuǎn)和疲勞等應(yīng)力的作用,同普通意義上的軸相似,泵軸是軸流式油氣混輸泵中非常重要、核心的零部件。并且因為混輸泵的結(jié)構(gòu)復(fù)雜性,在考慮其密封性、體積大小、材料選用、經(jīng)濟效益、軸向力、扭矩等因素,使得混輸泵軸的設(shè)計一直是一個難點,因此泵軸的強度、振動等狀況決定了整個泵的工作狀況和使用壽命。 本文主要針對泵軸之上受到的扭矩而產(chǎn)生的一系列變化進行詳細的分析和討論,氣液混輸泵在含氣率急劇變化的情況下,會在進出口產(chǎn)生壓力波動,而泵軸上受到的應(yīng)力變化比較劇烈,就會產(chǎn)生應(yīng)力集中,對泵軸的使用壽命和穩(wěn)定的運行造成一定的影響。為了改變這一情況,當(dāng)含氣率增高時,我們在保證揚程不變,也就是出口壓力變化較小的情況下,通過升高轉(zhuǎn)速的方法來保證混輸泵的正常運轉(zhuǎn)。 本文綜合分析了油氣混輸泵的發(fā)展現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢,并且對兩相流泵的設(shè)計理論和CFD基本理論進行了系統(tǒng)的闡述,分析了怎樣利用CFD軟件處理模擬的形式中所能用到的混輸模型以及數(shù)值計算的方法。在文章模擬之初,首先利用三維造型軟件Pro/e建立三級三維流場實體模型,再將實體模型導(dǎo)入網(wǎng)格劃分軟件ICEM之中,對流場模型進行網(wǎng)格劃分,將得到的網(wǎng)格在FLUENT后處理軟件中進行模擬參數(shù)、邊界條件、湍流模型、壓力耦合算法等參數(shù)進行設(shè)置,完成多相流場的數(shù)值模擬分析。對于實體結(jié)構(gòu)的處理,同樣采用Pro/e軟件進行建模,將建立好的三維結(jié)構(gòu)模型的網(wǎng)格的劃分和結(jié)構(gòu)分析直接導(dǎo)入Workbench軟件中進行分析,得到葉輪葉片和軸的應(yīng)力和應(yīng)變的變化和含氣率之間的關(guān)系,實現(xiàn)了混輸泵的軸扭應(yīng)力的分析。 對不同含氣率工況下的混輸泵葉輪和軸上的應(yīng)力進行模擬分析,得到了含氣率與軸扭應(yīng)力分布及變形分布的變化曲線等,對軸上的應(yīng)力集中進行改善分析,得到含氣率變化,揚程不變時的最優(yōu)轉(zhuǎn)速分配情況,對以后的軸流式油氣混輸泵的設(shè)計改善有做有益的嘗試。
【關(guān)鍵詞】：軸流式油氣混輸泵 軸 葉輪 應(yīng)力分布 應(yīng)變分布
【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】：2014
【分類號】：TH38
【目錄】：

• 摘要7-8
• Abstract8-10
• 第1章 緒論10-18
• 1.1 油氣混輸泵概述及其研究意義10-12
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀綜述12-14
• 1.2.1 國外研究現(xiàn)狀綜述12-13
• 1.2.2 國內(nèi)研究現(xiàn)狀綜述13-14
• 1.3 兩相流動的理論研究14-16
• 1.3.1 分相流模型(Separated Flow Model)14-15
• 1.3.2 均相流模型(Homogeneous Flow Model)15
• 1.3.3 漂移模型(Drift—Flux Model)15-16
• 1.4 本文的主要研究內(nèi)容16-17
• 1.5 小結(jié)17-18
• 第2章 實體模型的建立以及網(wǎng)格劃分18-31
• 2.1 計算區(qū)域三維建模18-25
• 2.1.1 設(shè)計參數(shù)18
• 2.1.2 軸流泵葉片設(shè)計理論18-20
• 2.1.3 軸流壓縮機的設(shè)計理論20-21
• 2.1.4 流場模型的建立21-24
• 2.1.5 葉輪與軸結(jié)構(gòu)體實體建模24-25
• 2.2 網(wǎng)格劃分25-30
• 2.2.1 網(wǎng)格生成技術(shù)25
• 2.2.2 網(wǎng)格類型與網(wǎng)格單元25-26
• 2.2.3 網(wǎng)格生成方法26-27
• 2.2.4 網(wǎng)格生成軟件ICEM27-28
• 2.2.5 網(wǎng)格劃分過程28-30
• 2.3 小結(jié)30-31
• 第3章 數(shù)值模擬簡介及氣液兩相流動理論31-38
• 3.1 湍流的數(shù)值模擬方法及簡介31-35
• 3.1.1 湍流簡介31
• 3.1.2 湍流模型31-33
• 3.1.3 湍流數(shù)值模擬方法33-34
• 3.1.4 三維湍流模型及輸運方程34-35
• 3.2 氣液兩相流控制方程35-36
• 3.2.1 質(zhì)量守恒方程35
• 3.2.2 動量守恒方程35
• 3.2.3 能量守恒方程35-36
• 3.3 近壁區(qū)域處理36-37
• 3.4 兩相流動模型的選取37
• 3.5 小結(jié)37-38
• 第4章 模型的CFD過程及軸扭應(yīng)力的計算38-46
• 4.1 引言38-39
• 4.2 常見的數(shù)值模擬軟件CFD概述39
• 4.3 CFD模擬過程39-42
• 4.3.1 選用控制方程39-40
• 4.3.2 確定邊界條件和初始條件40
• 4.3.3 計算網(wǎng)格劃分40-41
• 4.3.4 選用離散方法和建立離散方程41
• 4.3.5 離散初始條件與邊界條件41
• 4.3.6 設(shè)置求解控制參數(shù)及求解離散方程組41
• 4.3.7 判斷解的收斂性41
• 4.3.8 顯示與輸出結(jié)果41-42
• 4.4 模擬計算設(shè)置42
• 4.5 軸流式油氣混輸泵性能的定義及預(yù)判方法42-43
• 4.6 基于流固耦合的軸結(jié)構(gòu)靜力分析43-44
• 4.7 軸扭應(yīng)力的計算44-45
• 4.8 小結(jié)45-46
• 第5章 CFD模擬計算與結(jié)果分析46-65
• 5.1 全流場數(shù)據(jù)設(shè)置46
• 5.2 YQH-100型軸流式油氣混輸泵的外特性分析46-48
• 5.3 模擬圖片及結(jié)果分析48-62
• 5.3.1 流量為80m~3/h時流場內(nèi)部流動與結(jié)構(gòu)應(yīng)力分析48-60
• 5.3.2 單向流固耦合應(yīng)力應(yīng)變曲線60-62
• 5.4 含氣率變化對軸扭應(yīng)力影響的改善62-64
• 5.4.1 恒定揚程系統(tǒng)的構(gòu)成62-63
• 5.4.2 變頻調(diào)速系統(tǒng)工作過程63-64
• 5.5 小結(jié)64-65
• 結(jié)論與展望65-68
• 參考文獻68-72
• 致謝72-73
• 附錄A (攻讀學(xué)位期間所發(fā)表的學(xué)術(shù)論文目錄)73

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