多級旋噴泵水力設(shè)計及內(nèi)部流動數(shù)值模擬.pdf

1、旋噴泵是一種新型極低比轉(zhuǎn)速離心泵，它流量小、揚(yáng)程高、結(jié)構(gòu)簡單緊湊、維護(hù)方便、效率較其他常見低比轉(zhuǎn)速泵高、流量特性曲線平穩(wěn)光滑。主要應(yīng)用于輸送炭黑、食品行業(yè)沖洗系統(tǒng)以及油田高壓注水等領(lǐng)域。由于國內(nèi)對于旋噴泵的研究起步較晚，研究不夠深入全面，尤其是對于主要過流部件-集流管和轉(zhuǎn)子腔的研究很少，導(dǎo)致該類型泵的效率還較低，應(yīng)用較少。
　　 本文在綜合分析國內(nèi)外旋噴泵研究歷史和現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上，對多級旋噴泵的水力設(shè)計尤其是集流管和轉(zhuǎn)子腔的水力設(shè)

2、計進(jìn)行了探討，設(shè)計出了不同形式的旋噴泵集流管模型，利用Pro/E對旋噴泵各過流部件進(jìn)行三維造型。并利用ANSYS軟件對旋噴泵內(nèi)部非定常流場進(jìn)行數(shù)值計算。根據(jù)數(shù)值計算結(jié)果，分析其內(nèi)部流動規(guī)律及影響因素，并得到了性能較好的模型泵。本文的主要內(nèi)容包括以下幾個方面：
　　 1、簡要介紹了旋噴泵的工作原理、特點及國內(nèi)外的研究發(fā)展概況，對多級旋噴泵的設(shè)計理論進(jìn)行探討，主要集中在集流管和轉(zhuǎn)子腔的水力設(shè)計。并利用Pro/E軟件進(jìn)行各旋噴泵各過流

3、部件的三維造型。
　　 2、利用ANSYS提供的網(wǎng)格劃分軟件ICEM進(jìn)行網(wǎng)格劃分，利用CFX對旋噴泵內(nèi)部全流場進(jìn)行了大渦數(shù)值模擬。通過對集流管的數(shù)值模擬結(jié)果分析，得出了集流管內(nèi)部流動的速度場和壓力場的分布，比較了各種模型的優(yōu)劣，得出如下結(jié)論：集流管的第一轉(zhuǎn)彎處容易產(chǎn)生氣蝕；集流管的擴(kuò)散角一般在5°以內(nèi)；集流管擴(kuò)散段長度及方式對其內(nèi)部壓力分布有較大影響。
　　 3、對性能較好的兩級模型泵內(nèi)部的非定常流場進(jìn)行數(shù)值模擬，根據(jù)結(jié)

4、果分析了兩級旋噴泵葉輪、轉(zhuǎn)子腔和集流管的壓力場和速度場，結(jié)果表明，第一級和第二級泵內(nèi)壓力和速度分布相差不大，擔(dān)任減速增壓和連接作用的第一級集流管滿足效率要求。對不同工況下多級旋噴泵的性能進(jìn)行模擬分析，繪制出多級旋噴泵的特性曲線，為多級旋噴泵的研究提供參考。
　　 4、利用Navier-Stokes方程、兩相κ-ε湍流模型和歐拉非均相流模型，對兩級旋噴泵內(nèi)部兩相流動進(jìn)行了非定常數(shù)值模擬，通過對模擬結(jié)果的研究，詳細(xì)分析了兩相流工況下