双蜗壳的参数计算绘形和内流场计算.pdf

西华大学
硕士学位论文
双蜗壳的参数计算绘形和内流场计算
姓名:谢功耋
申请学位级别:硕士
专业:流体机械及工程
指导教师:严敬
20080501
双蜗壳的参数计算绘形及内流场的计算研究生谢功耋指导老师严敬流体机械内部流动理论及治离心式水泵是一种通用水力机械,广泛用于工农业生产中。而双蜗壳是流量较大离心泵的重要过流部件,位于叶轮之后。它的主要作用是用来收集从叶轮流出来的液体,并把液体动能转化为压力能,特别是能够较好的消除叶轮在非设计工况点工作时产生的径向力,保持叶轮工作的稳定,提高泵的可靠性。双蜗壳设计的优劣将直接影响泵的整体性能。本课题利用计算流体动力学椒ǎ运峡悄诓苛鞫心D饧算并详细分析。以模型泵@軰一￡理论,选用模型,利用软件建立双蜗壳的三维几何模型,通过软件贴体坐标和四面体网格系统,生成计算网格,最后用进行三维内部流场的数值模拟。得到了离心泵蜗壳内速度、速度矩、压力等参数的分布,分析了蜗壳内部流动数值模拟以液相为介质,压力修正使用算法,通过对该模型设置不同的边界条件后,利用标准一￡湍流两方程对离心泵蜗壳内部流动情况进行数值模拟,⑺峡堑哪诓湍流流场。根据三个不同工况下速度场和压力分布的计算结果,初步分析了该蜗壳内部水力特性,比较了同一蜗壳在不同工况下及同一工况下单、双蜗壳的的区别。通过对单蜗壳与双蜗壳内部流动的数值计算,得出了以下重要结论:⒃诒曜脊た鱿拢ァ⑺峡嵌伎梢越虾玫叵断蛄Γ材芄唤虾玫诎液体的动能转化为压力能,使蜗壳内部液体流动更加均匀,减小水力损失,在隔舌处基本没有回流现象。⒃,相同的是单、蜗壳能够明显地降低速度,减小水力损失。不同的是单蜗壳内部压力不对称,因而会影响泵运行的性能:而双蜗壳可以比较理想的消除径向力,提高泵运行的稳定性。的特征。
⒃.下,单蜗壳与双蜗壳两者之间的压力分布相差非常大,单蜗壳不能够很好地平衡径向力,而双蜗壳明显消除了叶轮产生的径向力,提高了泵的可靠性和稳定性。关键词:双蜗壳数值模拟牧
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作者签名:诌功磊。孑年耲/日导师签名:夕次迥瓿г拢籪日声明尸明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。除了文中特别加以标注和致谢的地方外,论文中不包括其他人已经发表或撰写过的研究成果,也不包括为获得西华大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢意。本学位论文成果是本人在西华大学读书期间在导师指导下取得的,论文成果归西华大学所有,特此声明。西华大学硕士学位论文
第一章绪论课题的来源课题的研究目的和意义国内外研究现状及发展趋势该课题为四川消防机械总厂委托项目,我方主要负责叶轮和双蜗壳的水力设计及蜗壳受力分析。泵是将原动的机械能或其它能源的能量传递给泵所输送的液体,使液体的能量堋⒀鼓芎臀荒增加的通用机械。而离心泵是一种非常重要类型的泵,在工农业中应用非常广泛。离心泵在非设计点,叶轮将受到一个较大的径向力,这一力将降低泵的效率,减小轴承和轴的使用寿命。由于双蜗壳结构可以使内部流动更加对称,径向力大为减弱,并使泵运行更加稳定,因而获得广泛的应用。但国内目前对双蜗壳的研究还没有形成系统的结论。本研究将以美国最新研究资料为基础,利用国外大量的实验研究成果,较系统地形成双蜗壳的设计原则和方法,并以软件计算按这种方法获得的双蜗壳内部流动特点。掌握离心泵内部流场的规律,以便预测这些特性,更好的满足用户对泵的高效率、稳定性、长寿命的要求。由此可见,分析双蜗壳内部流场的流动规律对研究和设计人员是相当必要的。螺旋形压出室即蜗壳是离心泵中应用最广泛的一种压出室,其结构和水力性能对离心泵的受力、运行情况有非常重要的影响。蜗壳内部流动研究早期以理论和试验为主,这些传统方法很难获得对蜗壳内流动的精确描述。随着计算机技术和计算流体力学难杆俜⒄梗捣椒ㄒ殉晌N峡悄诓苛鞫芯的一个重要手段。目前已有大量文献对蜗壳内流动进行的数值研究,不过这些文献大多数介绍的是单蜗壳。使用双蜗壳是减小叶轮在非设计工况点径向力的重要措施,但国内外对双西华大学硕士学位论文
本课题的主要研究内容、及技术路线本文的主要内容是利用商用的砑﨔晕峡悄诹鞒〗惺蜗壳的研究并不系统,只有一些分散的实验和经验数据。国外凭借其先进的实验条件,对双蜗壳进行了大量的实验研究,形成了双蜗壳较完整的设计原理和方法。但国外也没有对双蜗壳内部流场进行分析,从而难以进一步提高双蜗壳性能。本研究将以砑怨馔萍龇椒ㄋ纬傻乃峡墙心诹鞒〔馐裕从而发现双蜗壳内部流动特点,由此进一步完善双蜗壳的