基于环量分布的高比转速混流泵的设计、数值模拟及试验研究.pdf

江苏大学
硕士学位论文
基于环量分布的高比转速混流泵的设计、数值模拟及试验研究
姓名:吴志旺
申请学位级别:硕士
专业:流体机械及工程
指导教师:王春林
20091216
摘要江苏大学硕士学位论文高比转速混流泵的主要过流部件是叶轮。叶轮是较为重要的转能装置,根据不同环量分布的要求可设计出不同叶片形状的高比转速混流泵,本文中设计主要采用了上凸环量分布、线性环量分布和下凸环量分布三种分布对叶轮进行设计。水泵内部的压力分布是否合理沽μ荻染、速度矢量是否流畅亓骱二次流⒘飨呤欠窬群土鞒⑹敌适欠窀叩龋恢笔潜蒙杓迫嗽笔止心的问题。随着计算机技术及计算流体力学等新学科的飞速发展,利用曰流泵进行内部流场计算成为可能,,进而了解泵内流动的速度分布、压力分布等流动规律,并且为叶轮叶片设计提供参考。本文将进口喇叭管、叶轮、导叶体和出口弯管四个过流部件进行耦合,采用二元理论设计高比转速混流泵叶轮,共设计模型觯D馄淠诓苛鞒∽钌杓乒况下的三维不可压缩湍流场,分析其内部流动,揭示其内部流动的主要现象、特征,从而为高比转速混流泵的优化设计及性能改进提供依据,主要工作如下:蛞=樯芰斯谕飧弑茸K倩炝鞅醚芯肯肿矗隽烁弑茸K倩炝鞅玫设计方法,并在此基础上,根据设计参数,对瞿P捅上凸环量分布、线性环量分布、下凸环量分布坝胫杂Φ目占涞家督猩杓疲对设计的高比转速混流泵整体过流通道进口喇叭管、叶轮流道、导叶体流道、出口弯管腥煨停斐个模型蛞=樯芰舜笪心P秃褪的D庀喙厝砑⒗肐愿弑茸刑峁┑膋—M牧髂P停糜邢尢寤ǘ岳着灯骄Ⅳ一匠探惺道肷ⅲ匀瞿P捅玫牟煌髁肯碌娜豢裳顾酢⒍ǔ!湍流场进行了数值模拟,得到了高比转速混流泵内部流场分布;并且对模型的三维不可压缩、非定常、湍流场进行大涡数值模拟,得到其非稳态运行时流场樯芰搜锍獭⒅峁β省⑺π试げ庵档募扑惴椒ê凸剑匀瞿P擞肞/泵实体;速混流泵内部过流通道进行网格划分;捎肁分布;.
江苏大学硕士学位论文外特性呓行阅茉げ猓詈蠼P性能预测曲线与试验得到的外特性曲线进行比较。通过以上工作,主要得到了以下结论:瓹方法方便、快捷,能较为准确的反映高比转速混流泵内部流场的分布规律;P最高效率值较其它瞿P透撸P的高效区范围在瞿P中最宽,而且模型穆戆扒闲。P出现了较小的驼峰区,今后应对其模型进行修改,以避免驼峰的出现。ü俏忍〉姆治觯沂玖宋忍∷荒芙沂镜母咚傩R堵忠约暗叶中各监测点与时间形成的周期变化和脉动现象。关键词:高比转速混流泵,环量分布,数值计算,性能预测,外特性Ⅱ
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符号表江苏大学硕士学位论文褐亓铀俣龋琺/貉锍蹋琺吃:比转速汗β剩琸壕运俣龋琺/跖:圆周速度A俣,痵合喽运俣龋琻涸硕扯龋琺畇。褐本叮琁秒:叶片包角,度口:液流角,度∥:叶片安放角,度咖:通用应变量褐芷冢琒:设计流量,/仇:容积效率%:机械效率:进口壕断蚍至涸仓芊至浩骄鹤畲笾:最小值好芏龋琸痬毫髁浚琺痟万:转速,痳:雷诺数风:静压,鹤苎梗琍罕诿婺Σ料凳国:角速度,痵/憾φ扯龋琍嚎矶龋琺万:叶片厚度,仇:水力效率撼隹
独创性声明年隆轊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。本本人郑重声明:所呈交的学位论文,是本人在导师的指导下,独立进行研究工作所取得的成果。除文中已注明引用的内容以外,本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。对本文人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。学位论文作者签名:日期:
学位论文作者签名:暑学位论文版权使用授权书∞年。耗瓴吩乱罞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,同意学位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。本人授权江苏大学可以将本学位论文的全部内容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。本学位论文属于保密口,在年解密后适用本授权书。不保密指导教师签名:
第一章绪论概述混流泵分类江苏大学硕士学位论文混流泵利用叶轮旋转产生的离心力和推力联合作用来输送液体,斜向出流,又称斜流泵,是一种比转速较高的泵型,在性能和结构方面,介于离心泵和轴流泵之间,兼有离心泵和轴流泵优点,吸取了离心式和轴流式两方面理论设计原理之优点,是一种较为理想的泵型。主要用于农田灌溉、防涝排洪、水利工程、污水处理、电站济旱缯尽⒑电站、蓄能电站、潮汐电站⒗淙聪低场⑹姓痛氲炔棵诺墓┡潘诤说纭舰船的喷水推进方面也得到了重要应用,并为南水北调等工程做出一定的贡献。混流泵是国际泵行业的技术开发重点之一,它将部分代替