直立葉柵型雙向軸流泵的設(shè)計(jì)理論及數(shù)值模擬.pdf

1、泵是我國(guó)三大機(jī)械產(chǎn)品之一，它是以液體為工作介質(zhì)進(jìn)行能量轉(zhuǎn)換的通用機(jī)械，廣泛應(yīng)用于國(guó)民經(jīng)濟(jì)的各領(lǐng)域。在農(nóng)業(yè)排灌、城市供水、城市排污、石油化工、火力發(fā)電、航空航天、核工業(yè)等方面，都離不開(kāi)各種類型的泵。 對(duì)于各種泵而言，都有其不同的性能特點(diǎn)。在實(shí)際的運(yùn)用領(lǐng)域，對(duì)于不同的流量和揚(yáng)程要使用不同的泵，例如當(dāng)需要低流量高揚(yáng)程的情況下，要使用離心泵，對(duì)于大流量低揚(yáng)程時(shí)要使用軸流泵，對(duì)于介于兩者之間的情況下使用混流泵。但是在很多情況下，一般的泵并

2、不能完全滿足運(yùn)行環(huán)境的需要。如在某些泵站和輪渡中，要求所使用的軸流泵具有雙向抽送功能的同時(shí)，還要具有揚(yáng)程較高的特點(diǎn)。眾所周知，對(duì)于一般的軸流泵的，雖然可以通過(guò)反轉(zhuǎn)而實(shí)現(xiàn)反向抽水的功能，但效率比正向抽水時(shí)要小的多，不能夠滿足某些特殊場(chǎng)合的使用。為了滿足國(guó)內(nèi)某些特殊場(chǎng)合使用雙向軸流泵的需要，本文在查閱了國(guó)內(nèi)外文獻(xiàn)資料的基礎(chǔ)上，通過(guò)借鑒國(guó)內(nèi)外研究工作者所提出的一些優(yōu)秀的設(shè)計(jì)思路，提出了可以雙向抽送的雙向軸流泵的設(shè)計(jì)方法。所設(shè)計(jì)的雙向軸流泵跟以

3、前的研究工作者所設(shè)計(jì)的雙向軸流泵相比，不僅可以滿足雙向抽水性能大致相同的需求，而且還可以用于某些需要揚(yáng)程較高的特殊場(chǎng)合。 對(duì)于本課題的研究，本文主要從以下幾個(gè)方面進(jìn)行了一定的工作。 (1)對(duì)前人所提出的低揚(yáng)程雙向軸流泵的設(shè)計(jì)方法和提高軸流泵揚(yáng)程的設(shè)計(jì)方法進(jìn)行分析、比較和總結(jié)。嘗試將兩種不同設(shè)計(jì)方法加以綜合考慮，從而提出三種可以運(yùn)行在較高揚(yáng)程工況下雙向軸流泵的結(jié)構(gòu)型式。 (2)對(duì)于本文中的雙向軸流泵葉片的翼型的選取

4、采用了數(shù)值模擬的分析方法。利用數(shù)值模擬軟件FLUENT對(duì)采用不同翼型設(shè)計(jì)的一般軸流泵葉輪內(nèi)部流場(chǎng)進(jìn)行了全三維的紊流數(shù)值模擬。通過(guò)對(duì)數(shù)值模擬結(jié)果的分析和比較，選取了一種較為適合本文的雙向軸流泵葉片的翼型。 (3)通過(guò)三維造型軟件pro／e完成了三種不同結(jié)構(gòu)型式下雙向軸流泵葉輪的三維造型。利用計(jì)算流體力學(xué)前處理工具GAMBIT采用混合網(wǎng)格法對(duì)流動(dòng)區(qū)域進(jìn)行了網(wǎng)格劃分。最后采用CFD軟件FLUNT對(duì)不同結(jié)構(gòu)型式下的葉輪內(nèi)部流動(dòng)區(qū)域進(jìn)行了

5、較為詳細(xì)的數(shù)值模擬。在流場(chǎng)求解的過(guò)程中，計(jì)算模型采用標(biāo)準(zhǔn)的κ-ε模型，針對(duì)控制方程的特點(diǎn)，速度求解時(shí)使用二階中心差分，壓力與速度耦合求解采用SIMPLEC算法，離散后方程的求解采用Under-Relaxation法。 (4)對(duì)數(shù)值模擬的結(jié)果進(jìn)行分析以獲得不同結(jié)構(gòu)型式下的雙向軸流泵葉輪的內(nèi)外特性。對(duì)三種不同結(jié)構(gòu)型式下的葉輪內(nèi)部流動(dòng)規(guī)律進(jìn)行了一定的分析，并利用數(shù)值模擬得出的葉輪進(jìn)出口壓力場(chǎng)和速度場(chǎng)對(duì)不同結(jié)構(gòu)型式下的雙向軸流泵葉輪進(jìn)行