高速部分流泵的内部流场模拟及性能预测.pdf

兰州理工大学
硕士学位论文
高速部分流泵的内部流场模拟及性能预测
姓名:龙慧斌
申请学位级别:硕士
专业:流体机械及工程
指导教师:刘在伦
20090601
摘要部分流泵是一种小流量高扬程特殊离心泵,也叫切线泵,与一般离心泵相比,其流量一扬程特性曲线平坦,即能达到变流恒压效果,解决了一般离心泵小流量超压的问题。目前,部分流泵的设计理论还不完善,小流量高扬程的低比转速部分流泵取得了一些成功的经验。随着城市中的高层、超高层建筑大量涌现,对超压有严格要求的消防泵,以及石油、化工等工业新项目的选型和旧机组的扩容,均需要大流量高扬程部分流泵。如何使大流量高扬程部分流泵也具有平坦的流量一扬程特性曲线,针对此问题,文中以一具体的大流量高扬程消防泵为研究对象,开展了内部流场的研究和性能预测。首先,通过将原设计部分流泵外特性的预测值与实验结果进行对比分析,验证了采用际跄D獠糠至鞅媚诓苛鞒⒃げ馄湫阅苁强尚械模⒕哂幸欢ǖ木ǘ取其次,鉴于原设计泵流量扬程曲线陡降度未满足设计要求,对其内部流场进行了分析,并找出其存在的主要问题。在此基础上,对叶轮、蜗壳的结构形式进行了多方案改进,并对改进后的各模型进行了模拟计算。基于模拟计算结果,对各模型泵的内外特性进行了对比分析,探讨了叶轮、蜗壳的结构形式对部分流泵性能的影响。研究表明:矩形螺旋蜗壳能够明显提高泵的扬程和效率,并使流量一扬程特性曲线趋于平坦;斜叶片叶轮会降低泵的扬程系数,增大扬程特性曲线的陡降度;复合叶轮能够提高泵的扬程,同时泵的效率也能够得到保证,并且能使泵的流量一扬程特性曲线变得更为平最后,通过将最佳泵型外特性的预测值与实验值进行对比分析,验证了该泵研制成功。得出对大流量高扬程部分流泵进行设计时,不适宜采用目前通用的设计小流量部分眓。∪。捎诹髁看螅聿苛魉傧凳难∪∮。文中的研究工作不仅对部分流泵的水力设计方法进行了扩充,拓宽了部分流泵的使用范围和结构形式,而且在工程中得到了实际运用,带来了可观的经济价值和社会价值。关键词:部分流泵:数值模拟;内部流场;陡降度坦。流泵的方法,可参考如下结论:硕士学位论文
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作者签名:藁廴汀作者签名:每麓支科日期:叩年名月⋯了导师签名:葫辜骸学位论文版权使用授权书日期:夕ツ晟翵,兰州理工大学学位论文原创性声明日期:乙晔拢本人郑重声明:所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外,本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体,均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定,同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版,允许论文被查阅和借阅。本人授权兰州理工大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索,可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。本学位论文属于⒈C芸冢年解密后适用本授权书。⒉槐C茉弧朐谝陨舷嘤Ψ娇蚰诖颉啊獭日一、产气
第绪论课题研究的背景及意义部分流泵又称切线泵,当转速超过痬时,通常称之为高速泵。目前,我国进口最多的在线运行的立式高速泵是由日本局圃斓模捎玫氖全开式叶轮的切线泵Ⅲ,其过流部件与一般的离心泵不同乜腔谛碌睦砺垩制成功的一种新型泵。切线泵最初主要用于火箭发动机中,属于流量小、扬程高的低比转速泵。与离心泵相比,具有结构紧凑、泵零件的通用性强、工作可靠、轴向力小、寿命长、扬程曲线平坦等特点,目前广泛用于航空航天、石油化工、化肥、制药等行业∞L乇鹗墙昀矗捎诟眯捅玫难锍糖咂教埂⒖煽啃愿叩独特的性能在消防领域已被专家、学者及用户所认识和接受,并作为建筑消防专用水泵诮ㄖ朗乱抵幸卜⒒幼胖卮蟮淖饔谩《高层民用建筑设计防火规范》:“高层建筑消防给水系统采取防超压措施U馐俏夜谝淮谓ǚ莱勾胧┝腥牍娣条文。消防给水系统的超压是指系统内的水压超过其工作压力限值,造成管道、配件、附件、器材和设备的损坏,影响系统的正常运行的现象和管网的安全使用,如直流水枪难以控制,消火栓与水龙带接口易漏水等等。其超压的原因之一是由于选用了传统的离心泵,因为传统的离心泵流量一扬程曲线较陡直,而在火灾初期消火栓水枪的实际使用数为支,自动喷水灭火系统的喷头实际开启数为个,都比规范规定的数量少,其实际消防用水量很小,远小于水泵选定的流量值,另外消防水泵在验收和自检时,水泵出水量也较少,从而管网的压力升高而出现超压现象哺儿引。而部分流泵的流量一