学位论文 > 优秀研究生学位论文题录展示

离心泵直锥形吸水室的内流特性分析及其结构研究

作　者: 李思
导　师: 牟介刚；郑水华
学　校: 浙江工业大学
专　业: 流体机械及工程
关键词: 离心泵直锥形吸水室内流特性吸水室形状隔板
分类号: TH311
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
下　载: 52次
引　用: 2次
阅　读: 论文下载

内容摘要

本文以离心泵直锥形吸水室为研究对象,采用CFD数值模拟方法,对吸水室内部流动状态进行了模拟分析,同时对吸水室形状、结构与离心泵整体性能之间存在的关系进行了理论分析和试验研究。本文的主要研究工作包括：1.简述了计算流体力学CFD及Pro/ENGINEER软件的发展历程,确立了"Pro/e建模,Gambit划分网格,Fluent模拟仿真”的离心泵内部流场的数值计算方法。通过Pro/E软件构建了HCZ系列50-160、65-160、150-250三种规格的耐腐蚀化工流程泵的三维水力模型；应用Gambit软件的分块网格技术,采用非结构网格为主、结构网格为辅的单元体,对水力模型进行网格划分；介绍了Fluent数值计算的基本方程,确定了适合离心泵内部流场数值计算的解算策略。2.对三种不同形状直锥形吸水室内部流动特点进行了研究一平直型吸水室(HCZ50-160)、渐扩型吸水室(HCZ65-160)、渐缩型吸水室(HCZ150-250)。通过分析吸水室流体速度的三维分量与流量、径向位置、轴向位置的关系,得出吸水室内部流态为伴有少量径向漩涡的三维螺旋流,小流量工况下出现回流现象(即轴向漩涡)。3.研究了吸水室形状对离心泵水力性能的影响。以HCZ65-160和HCZ150-250水力模型为基础,分别将其吸水室改为平直型吸水室,CFD性能预测结果表明：应用于同一台离心泵时,采用平直型吸水室的离心泵水力性能优于渐扩型吸水室和渐缩型吸水室。在此基础上,本文创新性地提出直管与锥形管相结合的新型吸水室模型,应用于工程实际时表明：设计工况点扬程提高0.4m左右,效率提高1%左右。4.对吸水室内置隔板对离心泵性能的影响进行了研究。隔板能够有效减弱预旋,本文对隔板的轴向长度、径向长度、数量以及安放位置做了一系列研究,结果表明：径向长度a以吸水室进口直径的1/4为宜,轴向长度b取吸水室轴向长度的3/4,在靠近叶轮入口处安放隔板2块时,离心泵性能最佳。5.完成了离心泵外特性的试验研究。应用稳定可靠的试验装置和数据采集系统,结合与之相适应的试验数据处理方法,对6套对比方案进行了对比试验,试验结果与预测结果基本一致。

全文目录

摘要  5-7
ABSTRACT  7-9
符号说明  9-13
第1章绪论  13-23
  1.1 离心泵吸水室概述  13-15
    1.1.1 离心泵概述  13-14
    1.1.2 离心泵吸水室的功用及分类  14-15
  1.2 离心泵直锥形吸水室的研究现状  15-19
    1.2.1 直锥形吸水室的传统设计方法  15-16
    1.2.2 直锥形吸水室的内部流动分析  16-19
  1.3 离心泵性能计算的研究现状  19-22
    1.3.1 计算流体力学(CFD)的发展现状  19-20
    1.3.2 CFD技术在离心泵流场模拟中的应用  20-22
  1.4 本文的主要研究内容  22-23
第2章内流场的CFD模拟方法及解算策略  23-35
  2.1 Pro/E模型构建  23-25
    2.1.1 Pro/E三维建模软件简介  23-24
    2.1.2 离心泵流体域实体建模  24-25
  2.2 Gambit网格划分及边界条件的定义  25-27
    2.2.1 网格划分  25-26
    2.2.2 边界条件的设定  26-27
  2.3 CFD三维模拟计算方法及解算策略  27-34
    2.3.1 基本方程  27-28
    2.3.2 湍流模型  28-31
    2.3.3 叶轮旋转区域与泵体静止区域之间的耦合模型  31-32
    2.3.4 三维定常与非定常数值计算  32-33
    2.3.5 控制方程的离散及计算方法的选择  33-34
  2.4 本章小结  34-35
第3章吸水室内部流动分析  35-52
  3.1 入口旋流产生机理  35-37
    3.1.1 直锥形吸水室概述  35-36
    3.1.2 入口旋流  36-37
  3.2 入口旋流特性  37-51
    3.2.1 平直吸水室内流特性分析  38-43
    3.2.2 渐扩吸水室内流特性分析  43-47
    3.2.3 渐缩吸水室内流特性分析  47-51
  3.3 本章小结  51-52
第4章吸水室形状对离心泵性能的影响  52-63
  4.1 离心泵性能预测  52-54
    4.1.1 离心泵性能曲线  52-53
    4.1.2 各性能参数的计算公式  53
    4.1.3 计算修正公式  53-54
  4.2. 三种不同形状吸水室性能比较  54-60
    4.2.1 平直吸水室与渐缩吸水室比较  54-57
    4.2.2 平直吸水室与渐扩吸水室比较  57-60
  4.3 新型吸水室  60-62
    4.3.1 新型渐缩吸水室  60-61
    4.3.2 新型渐扩吸水室  61-62
  4.4 本章小结  62-63
第5章吸水室内置隔板对离心泵性能的影响  63-75
  5.1 入口旋流的产生原因及隔板的结构参数  63-65
    5.1.1 入口旋流产生原因  63-64
    5.1.2 隔板的结构参数  64-65
  5.2 研究方案  65-66
  5.3 数值分析  66-73
    5.3.1 隔板径向尺寸  67-68
    5.3.2 隔板轴向尺寸  68-70
    5.3.3 隔板安放位置  70-72
    5.3.4 隔板的数量  72-73
  5.4 本章小结  73-75
第6章试验研究  75-83
  6.1 概述  75
  6.2 试验装置及试验方法  75-77
    6.2.1 试验装置  75-76
    6.2.2 测量计算  76-77
  6.3 试验结果及分析  77-81
    6.3.1 吸水室改进后的水力模型试验结果分析  77-80
    6.3.2 吸水室内置隔板的水力模型试验分析  80-81
  6.4 本章小结  81-83
第7章总结与展望  83-85
  7.1 总结  83-84
  7.2 创新点  84
  7.3 展望  84-85
参考文献  85-89
致谢  89-90
攻读学位期间参加的科研项目和成果  90

离心泵直锥形吸水室的内流特性分析及其结构研究

内容摘要

全文目录

相似论文