離心泵流動特征的數(shù)值分析.pdf

1、近幾年來，隨著計算機硬件水平的不斷提高，國際上CFD技術(shù)在流體機械的優(yōu)化設(shè)計中得到了廣泛的應(yīng)用，在國內(nèi)卻還處于初級階段，如何將CFD技術(shù)更有效地應(yīng)用到產(chǎn)品分析和設(shè)計中去，還有待于進(jìn)一步的分析研究。在前人工作的基礎(chǔ)上，本文對CFD技術(shù)在離心泵的性能預(yù)測、能量損失和流場結(jié)構(gòu)的分析等方面的應(yīng)用進(jìn)行了一些有益的嘗試和探索，以數(shù)值模擬的方式詳細(xì)地揭示了不同工況下離心泵的流動特征。 本文首先對一些CFD基本理論進(jìn)行了簡要介紹，推導(dǎo)了旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)

2、系下用于離心泵內(nèi)部流場計算的控制方程。其次在確定數(shù)值模擬方案時，對計算域的組成結(jié)構(gòu)、網(wǎng)格的劃分方案提出了自己的觀點，即計算域應(yīng)該由葉輪通道、蝸室、前腔、后腔和密封環(huán)間隙組成，而不是僅僅包含葉輪通道和蝸室；對計算域進(jìn)行網(wǎng)格劃分時，對于前后腔和密封環(huán)間隙采用結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格，蝸室以及葉輪通道采用非結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格；分別通過對不同的網(wǎng)格數(shù)量和湍流模型的計算結(jié)果與試驗結(jié)果進(jìn)行比較，確定了適合于所采用的離心泵模型的網(wǎng)格數(shù)量和湍流模型；本文同時對葉片與蝸舌不同

3、相對位置時的流場進(jìn)行了數(shù)值模擬，發(fā)現(xiàn)葉片與蝸舌相對位置的不同對計算結(jié)果也有一定的影響，并對計算結(jié)果與相對位置之間的關(guān)系進(jìn)行了總結(jié)分析。在數(shù)值模擬方案確定了之后，通過對兩種不同計算域的計算結(jié)果與試驗值進(jìn)行對比，證明本文關(guān)于計算域的組成結(jié)構(gòu)的觀點是正確的，并且在0～1.35Q<,opt>流量范圍內(nèi)，揚程、軸功率和效率等性能參數(shù)的預(yù)測曲線與試驗曲線吻合情況良好。由于計算域已經(jīng)比較完整，對離心泵中存在的圓盤摩擦損失、容積損失和水力損失也能夠應(yīng)用

4、數(shù)值模擬的方法做出全面的預(yù)測。通過對傳統(tǒng)的能量損失計算公式中存在的不足之處進(jìn)行修正，對各過流部件中的能量損失進(jìn)行了預(yù)測，表明葉輪和蝸殼中的水力損失是能量損失的主要方式，并揭示了各種能量損失隨流量的變化規(guī)律。受蝸殼變截面面積的影響，各個葉輪通道中的流量和能量損失情況也不一樣，其中在即將掠過蝸舌的幾個葉輪通道中的水力損失最大，并且從最靠近蝸舌的葉輪通道中流出的液體是產(chǎn)生圓盤摩擦損失和泄漏損失的主體。通過數(shù)值模擬捕捉到了離心泵不同部位中存在的